Výskumníci z Univerzity v Waterloo v Kanade vyvinuli spôsob, ako využiť pôdnu baktériu Clostridium sporogenes na doslova dožieranie solídnych nádorov zvnútra. Výsledky štúdie publikovanej v decembri 2025 v časopise ACS Synthetic Biology riešia problém, ktorý desaťročia brzdil celý výskumný smer – baktérie zomierali skôr, než stihli zničiť celý nádor.
Prečo je jadro nádoru dokonalý domov pre baktérie
Solídne nádory – teda nádory s pevnou hmotou, ako napríklad rakoviny pankreasu, mozgu alebo hrubého čreva majú biologickú zvláštnosť: ich vnútorné jadro je tvorené mŕtvymi bunkami a prakticky bez kyslíka. To vzniká preto, lebo nádor rastie rýchlejšie, než krvné cievy dokážu zásobovať jeho stred. Výsledkom je hypoxické, živinami bohaté prostredie – a práve také podmienky zbožňuje Clostridium sporogenes.
Táto pôdna baktéria bežne žije tam, kde nie je kyslík – v anaeróbnych vrstvách pôdy. Keď vedci predstavili jej spóry do nádoru, baktéria sa okamžite cítila ako doma: množila sa, konzumovala živiny a postupne rozkladala nádorové tkanivo zvnútra.
„Bakteriálne spóry vstúpia do nádoru, nájdu prostredie bohaté na živiny bez kyslíka, čo tento organizmus preferuje a začnú tieto živiny konzumovať a rásť. Kolonizujeme teraz tento centrálny priestor a baktéria v podstate zbavuje telo nádoru.“
Dr. Marc Aucoin, profesor chemického inžinierstva, Univerzita v Waterloo
Problém, ktorý blokoval výskum desaťročia
Myšlienka využiť baktérie na liečbu rakoviny nie je nová, vedci ju skúmajú od 90. rokov 20. storočia. Zakaždým narazili na rovnakú základnú prekážku: baktérie sa spoľahlivo množia v bezkyslíkovom jadre nádoru, no keď sa rozrastú smerom k jeho okrajom, kde už nejaký kyslík je, začnú hynúť. Nádor sa tak zmenší, ale nie zničí. A to nestačí.
Waterloo tím pod vedením Aucouina a profesora aplikovanej matematiky Briana Ingallsa prišiel s dvojstupňovým riešením. V prvom kroku – opísanom v štúdii z roku 2023 publikovanej v časopise Biotechnology Journal – vedci vložili do C. sporogenes gén z príbuznej baktérie, ktorá dokáže tolerovať kyslík. No objavil sa nový problém: takáto baktéria by mohla rásť aj v krvi a iných tkanivách bohatých na kyslík.
Quorum sensing: genetický spínač, ktorý všetko mení
Riešenie druhého problému tvorí jadro najnovšej štúdie. Vedci využili biologický mechanizmus nazvaný quorum sensing prirodzený komunikačný systém, ktorý baktérie používajú na koordináciu správania podľa svojej hustoty. Baktérie uvoľňujú chemické signály do okolia. Keď sa ich dostatočne nahromadí, signál aktivuje určitý gén. Vedci tento mechanizmus naprogramovali tak, že gén odolnosti voči kyslíku sa zapne len vtedy, keď sa C. sporogenes dostatočne namnožili priamo v nádore. Aby vedci potvrdili, že quorum sensing funguje správne, nechali baktérie pri aktivácii produkovať zelený fluorescenčný proteín.
„Pomocou syntetickej biológie sme zostrojili niečo ako elektrický obvod, ale namiesto drôtov sme použili úseky DNA. Každý úsek má svoju úlohu. Keď sú správne poskladané, tvoria systém, ktorý funguje predvídateľným spôsobom.“
Prof. Brian Ingalls, profesor aplikovanej matematiky, Univerzita v Waterloo
Quorum sensing – jednoduché vysvetlenie
Predstavte si baktérie ako dav ľudí na námestí. Každý z nich drží sviečku. Pokiaľ je na námestí málo ľudí, svetlo je slabé a nič sa nedeje. Keď sa námestie naplní – svetlo je tak silné, že sa aktivuje spoločná akcia. Quorum sensing funguje rovnako: baktérie komunikujú cez chemické signály a spoločný „rozkaz“ sa vydá až keď ich je dosť. Vedci tento systém naprogramovali tak, aby rozkaz na aktiváciu odolnosti voči kyslíku prišiel len vtedy, keď je baktérií dosť na zničenie celého nádoru.
Prečo je toto iné ako chemoterapia alebo imunoterapia
Existujúce liečby solídnych nádorov majú spoločný problém: ťažko sa dostanú do hypoxického jadra nádoru. Chemoterapia aj rádioterapia závisia od krvného zásobovania a kyslíka a práve v jadre nádoru, kde je ich oboje málo, účinkujú najhoršie. Imunoterapia zase spolieha na imunitný systém, ktorý nádorové jadro tiež nedokáže ľahko preniknúť. Baktérie sú presným opakom: čím horšie podmienky pre tradičné liečby, tým lepšie pre C. sporogenes.
„Využívanie baktérií ako liekov ponúka sľubné riešenie na prekonanie niektorých výziev tradičných onkologických terapií. Solídne nádory, ktoré tvoria väčšinu rakovín u dospelých, môžu byť notoricky odolné voči liečbe kvôli svojmu zložitému mikroprostrediu.“
Christopher Johnston, výskumník genomickej medicíny, MD Anderson Cancer Center
Čo príde ďalej: kombinácia a pre-klinické testy
Waterloo tím má momentálne dve samostatné riešenia – odolnosť voči kyslíku a quorum sensing kontrolu. Ďalším krokom je ich skombinovať do jednej baktérie a otestovať na zvieracích modeloch. Výskum vznikol z doktorandskej práce Bahrama Zargara, ktorý neskôr spoluzaložil torontskú spoločnosť CREM Co Labs, priemyselného partnera projektu.
Kde sme teraz a čo ešte chýba
Výskum je vo fáze proof-of-concept – klinické skúšania u ľudí sú ešte roky vzdialené. Kľúčovou otázkou zostáva dlhodobá bezpečnosť: geneticky modifikované baktérie musia preukázať, že sa po liečbe z tela spoľahlivo vylúčia. Quorum sensing výrazne znižuje riziko nekontrolovaného šírenia, no každý krok bude musieť prejsť prísnou regulačnou kontrolou pred prvými ľudskými skúšaniami.
