Darmbacterie Escherichia coli (E. coli)

Twee groepen synthetisch biologen hebben genetisch bewerkte bacteriën gekweekt die in staat zijn ziektes aan te tonen in urine. De een, een E. coli, is in staat tot het ontdekken van kankercellen in muizenpis, de ander, ook een E. coli, om suikerziekte aan te tonen in het afvalwater van mensen. De tweede bacteriële diagnostechniek zou kunnen worden uitgebreid naar het detecteren van andere ziektes.

Wetenschappers proberen al heel lang micro-organismen in te zetten ter bestrijding van ziektes. In 1891 spoot chirurg William Coley 1000 patiënten in met bacteriële vaccins, in de hoop dat daardoor onopereerbare tumoren zouden verdwijnen of tenminste kleiner zouden worden. Soms werkte dat, maar de resultaten waren niet erg bevredigend en toen bestraling en chemotherapie opkwamen, verdween de bacteriebehandeling. Bij de geboorte van de synthetische biologie  achten sommige onderzoekers de tijd rijp die oude therapie weer eens van stal te halen. We zijn nu niet langer meer afhankelijk van de toevallige genetische lading van die ‘beestjes’. We kunnen daar nu aan sleutelen. Er lopen wat klinische proeven, maar er valt voorlopig nog geen hoera te horen.

Het is een stuk simpeler micro-organismen te gebruiken bij het ontdekken van ziektes. Sangeeta Bhatia en haar medewerkers bij het MIT in Cambridge (VS) hebben metalen nanodeeltjes ingezet om kanker te detecteren. Die methode bleek niet echt bruikbaar, omdat het positiefsignaal te gering is. Bacteriën zouden dat veel beter kunnen, bedacht ze. Het is bekend dat sommige bacteriën afkomen op stoffen die tumorcellen produceren. Samen met Jeff Hasty van de universiteit van Californië in San Diego, herprogrammeerde ze bacteriën zo dat die licht gingen geven in de nabijheid van kankercellen in een simpele urinetest. De proefdieren, muizen, kregen de bacteriën met hun voer binnen.
De onderzoekers begonnen met een onschadelijke bacterie, een Escherichia coli (var. Nissle 1917), die als probiotica wordt toegevoegd aan yoghurt en andere voedingswaar. Ze voerden de bacteriën aan muizen en constateerden dat die de darmen passeerden en richting levertumor migreerden. De bacterie werd zo veranderd dat die LacZ produceerde in de buurt van de tumor. Vervolgens kregen de muizen stoffen toegediend die zich kunnen ontpoppen als lichtgevers. Dat gebeurt als ze in tweeën geknipt worden en de ‘schaar’ is LacZ. Ziedaar het diagnoseinstrument. Door de lichtgevers (en de ‘schaar’) kleurde de urine van de muizen met een tumor in de lever rood. De methode zou veel gevoeliger zijn dan beeldtechnieken als röntgen of mri. Bhatia zou met de bacteriële diagnose tumoren ter grootte van een kubieke mm hebben aangetoond, terwijl met beeldtechnieken pas tumoren van 1 kubieke com zouden zijn te zien.

De twee bacteriële detector is ontwikkeld voor de diagnostisering van suikerziekte door Jerôme Bonnet van de universiteit van Montpellier (F). Het gaat dan om de detectie van glucose in de urine. De bacterie, weer een E. coli, die Bonnet bewerkte, produceert een rood fluorescent eiwit als de glucoseconcentratie in de urine een bepaalde waarde overschrijdt. Hier wordt de bacterie aan de urine toegevoegd en niet door het eten gedaan. Voor het diagnostiseren van suikerziekte levert deze benadering geen extra bijdrage: glucosemeters doen het minstens zo goed als de bewerkte bacteriën. Het idee is dat deze benadering gebruikt kan worden voor de detectie van andere ziektes. Beide diagnosetechnieken zijn overigens nog ver uit de buurt van toepassing bij mensen, waarschuwt Science.

Bron: Science