fent: baktériumok (Rózsaszín) hangulatos a kolorektális rákos sejtek (kék) elosztásáig ebben a hamis színű pásztázó elektronmikrográfban.Steve gschmeissner, az 1966-os fantasztikus utazás című filmben egy tudóscsoportot összezsugorítottak, hogy beleférjen egy apró tengeralattjáróba, hogy eligazodhassanak kollégájuk érrendszerében, és megszabadulhassanak egy halálos vérrögtől az agyában. Ez a klasszikus film egyike azoknak a sok fantáziadús biológiai utazásnak, amelyek az elmúlt évtizedekben a nagy képernyőre kerültek. Ugyanakkor a tudósok egy hasonló elképzelés megvalósításán dolgoznak: apró robotok barangolnak az emberi testben, hogy felismerjék és kezeljék a betegségeket.
bár a nanomotoros rendszerek és az autonóm navigációhoz szükséges fedélzeti Számítástechnika továbbra is a fikció tápláléka, a kutatók számos mikro – és nanoméretű rendszert terveztek és építettek diagnosztikai és terápiás alkalmazásokhoz, különösen a rák összefüggésében, amelyek a nanorobotok korai prototípusainak tekinthetők. 1995 óta több mint 50 nanofarmakont, alapvetően valamilyen nanoméretű eszközt, amely gyógyszert tartalmaz, az Egyesült Államok Élelmiszer-és Gyógyszerügyi Hivatala jóváhagyta. Ha egy ebbe az osztályba tartozó gyógyszer rendelkezik egy vagy több robotjellemzővel, például érzékeléssel, fedélzeti számításokkal, navigációval vagy önmagának táplálásának módjával, a tudósok nanorobotnak nevezhetik. Ez lehet egy nanovehicle, amely hordoz egy gyógyszert, navigál vagy előnyösen aggregálódik egy tumor helyén, és megnyílik, hogy csak egy bizonyos trigger után szabadítson fel egy gyógyszert. Az első jóváhagyott nanogyógyszer a doxil volt, egy liposzómás nanohéj, amely a doxorubicin kemoterápiás gyógyszert hordozza, amely nem szelektíven megöli a sejteket, és általában számos rák kezelésére használják. Az intravénásan beadott nanohéjak elsősorban a daganatokban halmozódnak fel, köszönhetően a szivárgó érrendszernek és a nyirokrendszer nem megfelelő vízelvezetésének. Ott a nanorészecskék idővel lassan felszabadítják a gyógyszert. Ebben az értelemben a nanorobotok alapvető formái már klinikai használatban vannak.
a tumorhelyekre történő Pontos navigáció továbbra is a nanorobot kutatás és fejlesztés Szent Grálja.
a tudósok manipulálhatják a nanorészecskék alakját, méretét és összetételét a tumor célzásának javítása érdekében, és az újabb rendszerek olyan stratégiákat alkalmaznak, amelyek kifejezetten felismerik a rákos sejteket. Mégis, a pontos navigáció a tumorhelyekre továbbra is a nanorobot kutatás és fejlesztés Szent Grálja. Egy 2016-os metaanalízis, amely az elmúlt 10 évben állatkísérletekben tesztelt nanodelivery járművek hatékonyságát értékelte, kimutatta, hogy az injektált nanovehicles kevesebb, mint 1%-ának mediánja ténylegesen elérte a tumor helyét, és hogy ez csak csekély mértékben javítható aktív célzási mechanizmusokkal, például felületdekorációval specifikus antitestekkel vagy peptidekkel a tumor-specifikus receptor kötéshez.
hogyan tudjuk ezeket a nanobotokat jobban irányítani a tumorhelyekre? A vezeték nélküli energiaátvitel továbbra is óriási kihívást jelent, az akkumulátorok pedig még nem hatékonyak a nanométeres skálán. A kutatók olyan külső erőket használtak, mint az ultrahang vagy a mágneses mezők, hogy elősegítsék a nanogyógyszerek tumorszövetekhez való elhelyezését, de a keringési rendszer folyadékdinamikája a nanoshuttles ellen működik, amelyek felület-térfogat aránya 1 milliárdszorosa a méter skálán lévő tárgyaknak. Ez a felszíni és húzóerőket dominánsabbá teszi: a nanorészecske számára úgy érezheti, mintha a mézen keresztül mozogna, amikor az érrendszer vizes környezetében navigál.
de mint oly gyakran, a természetnek csak egy megoldása lehet: baktériumok. A mikroszkopikus organizmusok önállóan úsznak a folyadékokon keresztül, amelyeket molekuláris motorok hajtanak, amelyek dugóhúzószerű módon forgatják a csillójukat vagy a flagellájukat-ez egy nagyon hatékony meghajtási mechanizmus ezen a skálán, amely sok nanorobotistát inspirált, akik megpróbálják utánozni ezt a funkciót. A kutatók spirális, mágneses úszókat gyártottak, amelyeket például egy forgó mágneses mező előre sodorhat. De a baktériumok, különösen a rák kezelésében, nem csupán a hatékony úszás példaképei; néhányan maguk is terápiásak. Ezenkívül a mikrobák képesek érzékelni a biokémiai jeleket, és ennek megfelelően módosítani a pályájukat, hasonlóan az elképzelt fedélzeti számításhoz.
a baktériumok rák kezelésére való alkalmazásának ötlete nem új. Az egyik legkorábbi jelentés a baktériumokról, mint rákterápiáról az immunterápia úttörőjétől, William Coley-tól származik, aki a 19.század végén felismerte, hogy egyes bőrfertőzésekben szenvedő rákos betegek nagyobb valószínűséggel javulnak. Bakteriális toxinokat, hő-inaktivált mikrobákat vagy akár Streptococcus baktériumok élő tenyészeteit injektálta működésképtelen csont-és lágyszöveti rákos betegeibe, gyakran remissziókhoz vezetve. Merész megközelítés volt, tekintettel az ezekből a bakteriális készítményekből származó ellenőrizhetetlen fertőzések kockázatára az antibiotikumok széles körű elérhetősége előtt. Nagyrészt ennek a veszélynek, valamint a sugárzás és a kemoterápia kialakulóban lévő koncepcióinak ígérete miatt a baktériumok klinikai alkalmazása a rák terápiás szereként fejletlen maradt. Ma ez a forradalmi ötlet reneszánszot él át.
a biológiától és a kémiától az anyagtudományig, a mérnöki tudományig és a számítástechnikáig terjedő területek konvergenciájának köszönhetően új utak nyílnak a rák bakteriális terápiáinak fejlesztésére. A DNS szekvenálásának és szintézisének csökkentett költségeinek köszönhetően elérhetővé tett eszköztárak, valamint a baktériumszerű viselkedés egyedi genetikai tervezésének szintetikus biológiai megközelítései megnyitják az utat a mikro – és nanorobotika feltörekvő területei előtt.
A nanotechnológia és a bakteriális terápia története
a nanorobotok, amelyek képesek a test belsejében barangolni a daganatok kimutatására és kezelésére, az elmúlt fél évszázad víziója volt, és a baktériumok rák elleni küzdelem ötlete még ennél is régebbi. A kutatók megértették, hogy egyes baktériumok veleszületett módon rendelkeznek a nanorobot bizonyos tulajdonságaival: önállóan képesek megkeresni a daganatokat, és könnyen mérgező hasznos teherrel rendelkeznek, amelyek elpusztíthatják a rákos sejteket. A baktériumokat a robotika és a külső irányítás és irányítás klasszikus megközelítéseivel ötvözve a kutatók most valóra válthatják a rák ellen küzdő nanorobot egykor kitalált ötletét-és a robot életben van.
rákellenes hasznos terhelésű baktériumok
Bacillus Calmette-Gu a tuberkulózisra általában vakcinatörzsként alkalmazott attenuált baktériumot az elmúlt néhány évtizedben a hólyagrák helyi kezelésére használták fel. Ennek a megközelítésnek a koncepciója, hasonlóan a Coley által feltételezetthez, az, hogy a baktériumok beadása stimulálja a beteg immunrendszerét a rák leküzdésére.
még jobb, bár Coley tudta nélkül, sok baktérium (bár ismeretlen okokból nem BCG) is képes szelektíven növekedni a szilárd daganatokban, a húgyhólyagban és másutt; a tumor hipoxiás és savas környezetében a csökkent immunfelügyelet biztonságos menedéket biztosít az anaerob baktériumok számára a növekedéshez és a virágzáshoz. Míg a daganatok belsejében egyes baktériumok toxinokat termelnek, és versenyeznek a rákos sejtekkel a tápanyagokért. Végül a baktériumok felhalmozódása a tumorban immunsejt-infiltrációt vált ki, ami rákellenes válaszokhoz vezethet. Mégis, annak ellenére, hogy számos természetben előforduló és laboratóriumi baktériumtörzset teszteltek a rák állatmodelljeiben, és emberi kísérleteket végeztek a baktériumok rák kezelésére, a kutatók kevés hatékonyságot figyeltek meg azon előnyökön túl, amelyek továbbra is láthatók a hólyagrákos betegeknél.
ennek eredményeként a mező átkerült a géntechnológiával módosított baktériumokra, hogy kompként szolgáljanak a rekombináns hasznos teher számára. A baktériumok szelektív célzása és későbbi növekedése a tumorokban, valamint a mikrobák által elősegített terápiák helyi szállítása minimalizálhatja az egészséges sejtek járulékos károsodását, ami gyakori a szisztémás rákterápiáknál. Számos csoport úgy tervezte meg a baktériumokat, hogy sokféle rakományt állítsanak elő, beleértve a rákellenes toxinokat, citokineket és apoptózist kiváltó tényezőket. A potenciálisan mérgező terápiás rakomány előállítása további ellenőrzést igényel a baktériumok felett, abban az esetben, ha olyan helyekre szállnak le, ahol nem kellene. így a kutatók most a következő generációs baktériumrendszerek tervezése felé haladnak, hogy érzékeljék a fiziológiai jelzést, és reagáljanak a terápia előállításával a helyi betegség helyén.
e cél elérése érdekében az elmúlt két évtizedben a szintetikus biológia területe genetikai áramkörök repertoárját fejlesztette ki a mikrobiális viselkedés szabályozására. Ezek az áramkörök pozitív és negatív visszacsatolási motívumokból állnak, amelyek modulálják a dinamikus sejtfunkciókat, váltókapcsolóként, oszcillátorként, számlálóként, bioszenzorként és felvevőként működnek—olyan eszközök, amelyeket a kutatók a rák elleni mikrobák tervezésére használtak.
a rákellenes baktériumok genetikai ellenőrzésének egyik példája a szinkronizált lízis áramkör, amelyet 2016-ban fejlesztett ki Jeff Hasty csoportja a Kaliforniai Egyetemen, San Diegóban, Sangeeta Bhatia mit laboratóriumával együttműködve, ahol mindketten elvégeztük posztgraduális képzésünket. (T. D. társszerzője volt ennek a 2016-os tanulmánynak.) Ebben az áramkörben a baktériumok lokalizálódnak a tumorokhoz, és kritikus sűrűségre nőnek, majd szinkron módon szakadnak, hogy felszabadítsák a terápiás vegyületeket, amelyeket a mikrobák termeltek. Ez a megközelítés, amely kihasználja a természetes bakteriális kvórumérzékelést, javítja a korábban kifejlesztett bakteriális terápiák számos jellemzőjét, amelyek többsége konstitutívan termel gyógyszereket, vagyis a test nem kívánt területein készítheti el és szabadíthatja fel a terápiákat. Mivel a baktériumok csak a tumorokon belül érik el a kritikus sűrűséget, csak önmegsemmisítik és ott szabadítják fel terápiás hasznos teherüket. Ez a mikrobiális populáció metszéséhez vezet, megakadályozva a baktériumok ellenőrizetlen növekedését a tumorban vagy másutt. Kolorektális májmetasztázis egér modellben ez a rendszer a túlélés kétszeres növekedését eredményezte, ha kemoterápiával párosították, összehasonlítva a kemoterápiával vagy a baktériumokkal egyedül.
Több csoport továbbfejlesztette ezt a megközelítést. 2019-ben például az egyikünk (T. D.), valamint a Columbia Egyetem mikrobiológusa és immunológusa, Nicholas Arpaia és kollégái olyan baktériumokat hoztak létre, amelyek olyan molekulákat állítottak elő, amelyekről ismert, hogy blokkolják az immunellenőrző pontokat, mint például a CD47 vagy a PD-L1, amelyek általában fékezik az immunsejteket, és ezáltal csökkentik a tumorellenes aktivitást. Ezeknek az utaknak a tumorokban történő blokkolása eredményeként a baktériumok képesek voltak a T-sejtek alapozására és megkönnyítették a rák eltávolítását egy lymphoma egér modellben. A legmeglepőbb, hogy a kezelt állatokon belül a kezeletlen daganatok is zsugorodtak, ami arra utal, hogy a helyi alapozás távoli és tartós tumorellenes immunitást válthat ki.
a baktériumok rákterápiaként történő alkalmazásának megközelítése kezdi felhívni a biotechnológiai ipar figyelmét. Az egyik cég, a BioMed Valley Discoveries, több klinikai vizsgálatban tesztelte a Clostridium novyi-NT spóráinak injekcióit, egy kötelező anaerobot, amely csak hipoxiás körülmények között képes növekedni, és genetikailag gyengül, így halálos toxin nem keletkezik. Patkányokban, kutyákban és az első emberi betegben a kezelés “pontos, robusztus és reprodukálható tumorellenes válaszokat” mutatott egy 2014-es jelentés szerint.
egy másik cég, a Synlogic, intratumorálisan injektált baktériumokat fejleszt, amelyek célja egy csípés (interferon gének stimulálója) agonista előállítása, és veleszületett immunaktivátorként működnek. A baktériumokat az antigént bemutató sejtek érzékelik és elnyelik, amelyek beszivárogtak a tumorba, és ezeken az immunsejteken belül aktiválják a csípés útját, ami interferon felszabadulást és tumorspecifikus T-sejt válaszokat eredményez. Az 1. fázisú klinikai vizsgálat folyamatban van, hogy értékelje ezt a terápiát a refrakter szilárd daganatok kezelésére, valamint vizsgálatokat terveznek egy ellenőrző pont inhibitorral kombinálva.
ezeknek és más vizsgálatoknak az eredményei arra szolgálnak, hogy további innovációkat irányítsanak a bakteriális rákkezelések biztonságossága és hatékonysága terén. Például ezek a vizsgálatok nemcsak a terápiás hatékonyságot, hanem a baktériumok kolonizációs szintjét és a beteg tumorokban való eloszlását, a szóródást vagy a célon kívüli kolonizációt, valamint a genetikai módosítások időbeli stabilitását is megvilágítják-olyan tényezők, amelyeket csak egérmodellekben részletesen tanulmányoztak. Amint egy proof-of-elv jön létre az emberekben, lesz egy nagy lökést, hogy meghatározza az optimális baktériumtörzs, hasznos teher, áramkör, és a megfelelő klinikai beállításokat, amelyek az ilyen típusú terápiák.
baktériumok építése a rák elleni küzdelemben
a szintetikus biológusok új stratégiákat alkalmaznak a géntechnológiában a baktériumok tulajdonságainak és intelligens áramköreinek kódolására a hatékonyabb in vivo monitorozás és a gyógyszerszállítás érdekében. Ugyanakkor a mérnökök eszközöket fejlesztenek ki a baktériumok külső ellenőrzésére és irányítására azzal a céllal, hogy javítsák a tumorok megtalálásának és hozzáférésének képességét. Íme néhány példa.
bakteriális bombák
Jeff Hasty, a San Diego-i Kaliforniai Egyetem munkatársa, az MIT Sangeeta Bhatia-val (és a Bhatia laboratóriumában lévő TD-vel) együttműködve egy gyengített Salmonella enterica baktériumtörzset tervezett, hogy szinkronban felszabadítsa a rákterápiákat, amikor a populáció eléri a kritikus sűrűséget, lehetővé téve az időszakos gyógyszerszállítást az egér tumorok. A hatás a kvórumlízisen alapul, ami azt jelenti, hogy amikor a kritikus baktériumsejt-sűrűséget a populáció érzékeli, lizálnak és felszabadítják a gyógyszert, míg a túlélő baktériumok addig szaporodnak, amíg a kritikus küszöböt újra el nem érik, hogy megismételjék a ciklust.
kódolt nanostruktúrák képalkotáshoz
Mikhail Shapiro a kaliforniai Berkeley Egyetemen és kollégái gázzal töltött nanostruktúrákat kódoltak mikroorganizmusokban, beleértve a baktériumokat és az archeákat. Ezek a struktúrák, amikor a mikrobák termelik, kontrasztanyagként szolgálnak az ultrahangos képalkotáshoz, lehetővé téve a kutatók számára, hogy vizualizálják, hová mennek a testben—kritikus a rákdiagnosztika szempontjából, valamint figyelemmel kísérjék a kezelés állapotát azáltal, hogy lehetővé teszik a kutatók számára a baktériumok felhalmozódását a daganatokban az idő múlásával. A csoport nemrégiben bemutatta ezt a megközelítést úgy, hogy két baktérium, az E. coli és a Salmonella mindegyikében külön riportert kódolt, hogy lokalizálja és megkülönböztesse a mikrobát az egerek bélében és tumoraiban.
mágnesesen segített navigáció
Sylvain Martel, a Polytechnique Montr XXL munkatársa és kollégái egy MC-1 nevű magnetotatikus baktériumtörzshez csatolták a gyógyszert tartalmazó nanoliposzómákat, amelyeket egerekben a tumorok közvetlen közelében injektáltak. Ezek a baktériumok természetesen biomineralizálják a mágneses nanorészecskéket a membránjukon belül, lehetővé téve a kutatók számára, hogy mágneses mezőket használjanak a baktériumok tumorokba történő irányításához, ahol terápiákat szállíthatnak vagy képalkotó kontrasztanyagként szolgálhatnak.
ragyogó fény tumorok
Di-Wei Zheng és kollégái Wuhan Egyetem Kínában használt fény, hogy fokozza a metabolikus aktivitását E. coli kötődve a baktériumok felületei félvezető nanoanyagok, hogy a fény besugárzással termelnek fotoelektronok. Ezek reakciót váltottak ki a baktériumok endogén nitrátmolekuláival, 37-szeresére növelve a nitrogén-monoxid citotoxikus formájának képződését és szekrécióját. Egérmodellben a kezelés a tumor növekedésének 80% – os csökkenéséhez vezetett.
A baktériumok távoli irányítása a tumorokhoz
míg a kutatóknak sikerrel járnak a baktériumok daganatellenes vegyületek hordozásában vagy előállításában, ezeknek a mikrobáknak kevesebb mint 1% – A jut el a daganatokhoz. Mivel a legtöbb daganat nem érhető el közvetlen injekcióval, a klinikusoknak képesnek kell lenniük arra, hogy hatékonyan navigáljanak a bakteriális terápiákon a tumor helyeire, ahol a mikrobáknak megbízhatóan és ellenőrizhetően szabadítaniuk kell az általuk kódolt mérgező gyógyszereket.
itt befolyásolta a szintetikus biológiát a mikrorobotika alapelvei. Például E. a coli baktériumokat a tengeri mikroorganizmusok génjeivel lehet megtervezni a fényenergia érzékelésére és felhasználására. 2018-ban az Edinburgh-i Egyetem Jochen Arlt és munkatársai kimutatták, hogy a mozgékony E. coli ilyen fotoszintetikus törzsei térbeli mintás fénymezőkön keresztül vezethetők. A fényexpozíció mintáira reagálva a baktériumok bizonyos helyekre költöztek; helyzetük nyomon követése tájékoztatta a következő fénybemenetet, hogy előre irányítsák őket egy előre meghatározott út mentén—ezt a folyamatot zárt hurkú vezérlésnek nevezik, amely a robotika alapvető része.
az új genetikai eszköztárak megnyitják az utat a mikro – és nanorobotika feltörekvő területei előtt.
ugyanebben az évben Xian-Zheng Zhang és munkatársai a kínai Wuhan Egyetemen a fényt használták a baktériumok citotoxin termelésének 37-szeres növekedéséhez azáltal, hogy a baktériumok membránjaihoz nanoanyagokat csatoltak, amelyek fény hatására fotoelektronokat bocsátanak ki, amelyek elősegítik a toxin szintézisét. Az emlőrák egérmodelljében ezek az anaerob baktériumok felhalmozódtak a daganatok hipoxiás mikrokörnyezetében, és az ezt követő fényerősített citotoxintermelés a tumor növekedésének mintegy 80%-os gátlását eredményezte. Ez egy példa arra, hogy a szintetikus anyag élő baktériumokba történő integrálása lehetővé teheti bizonyos műveletek vagy funkcionalitás távvezérlését, amely egy másik, a klasszikus robotikától kölcsönzött funkció.
míg az optikailag kiváltott navigáció és irányítás hatalmas potenciállal rendelkezik, a fény korlátozott képessége a szövetek behatolására akadályozza a megközelítést. A külső energia szélesebb körben alkalmazott formája az ultrahang. Régóta alkalmazta az orvosi diagnosztikát és a megfigyelést. Újabban a gázzal töltött mikrobuborékokat erős és különálló akusztikus válaszuk miatt használják a kontraszt fokozására a szövetek ultrahangképein, és a nagy teljesítményű, fókuszált ultrahang speciális formáit alkalmazták a terápiában, hogy növeljék a kábítószerrel töltött nanobuborékok szállítását az akusztikus nyomáshullámok külső energiaként történő felhasználásával, hogy mélyen a tumorszövetekbe nyomják őket. Ez a megközelítés különösen ígéretes eredményeket ért el glioblastomában, mivel a vér-agy gátat különösen nehéz leküzdeni a gyógyszerek esetében. Néhány évvel ezelőtt a kutatók ultrahangot használtak a terápiás baktériumok in vivo nyomon követésére. Mikhail Shapiro és kollégái a Caltech géntechnológiával módosított baktériumait, hogy kifejezzék az úgynevezett akusztikus riporter géneket (ARG), amelyek kódolják az üreges struktúrák komponenseit, az úgynevezett gázhólyagokat, amelyek szétszórják az ultrahanghullámokat, visszhangot generálva, amely lehetővé tette számukra, hogy felismerjék a baktériumok helyét mélyen az élő egerekben.
egyéb gyakori külső energiaforrások, amelyek biztonságosan és távolról alkalmazhatók az emberi testben, a mágneses mezők. Bár a mágneses rezonancia képalkotó rendszereket évtizedek óta használják klinikailag, a mágneses irányításra és vezérlésre szolgáló rendszerek fejlesztése még mindig meglehetősen új. Eddig a kutatók alkalmazták a megközelítést a mágneses katéterek irányítására a nagy pontosságú műtétekhez. A legismertebb példa a St. Louis–alapú Sztereotaxis NIOBE rendszere szívritmuszavarok kezelésére. A mágneses katéter hegyét pontosan a rendellenes szívszövet mentén irányítják, ahol az elektromos impulzusok melegítik vagy hűtik a készüléket, hogy eltávolítsák a hibás sejteket.
hasonló mágneses műszerek használatát a baktériumok irányítására a rákterápia összefüggésében olyan csoportok javasolták, amelyek magnetotatikus baktériumokkal dolgoznak—tengeri mikrobák, amelyek természetesen szintetizálják a lipid héjba csomagolt vas-oxid nanorészecskék húrjait. Ez a tulajdonság úgy alakult ki, hogy segítsen nekik a vízben való navigálásban a Föld mágneses mezőjének érzékelésével, ezek a húrok iránytű tűkként működnek egysejtű testükben. Ezt először az 1970-es években fedezte fel Richard Blakemore nak, – nek Woods Hole Oceanográfiai Intézet ban ben Massachusetts. Nagyjából 40 évvel később, Sylvain Martel, a Polytechnique Montr) Nanorobotics Laboratory munkatársa és kollégái összekapcsolták ezeket a magnetotaktikus baktériumokat a doxillal, a liposzómába csomagolt kemoterápiával, amely elnyerte az első jóváhagyott nanomedicina címet. Martel csoportja is kihasználta azt a tényt, hogy az anaerob baktériumok alacsony oxigéntartalmú környezetük miatt hajlamosak a tumoroknak otthont adni, és összekapcsolta ezt a természetes irányító mechanizmust egy külső irányító mágneses mezővel, bizonyítva a terápia fokozott felhalmozódását és behatolását egérdaganatokban. Egy másik friss tanulmányban egyikünk (S. S.), az MIT és az ETH Zürich kutatói egy chipen lévő szövetmodellekben kimutatták, hogy a forgó mágneses mezők alkalmazása az ilyen magnetotaktikus baktériumok rajait kis propellerként hathatja, erős áramlásokat hozva létre, hogy a társ nanomedicineket az erekből és a szövetekbe mélyebbre tolják.
míg az ilyen magnetotaktikus fajok használata az emberi testben évtizedekkel a jövőben előfordulhat, a magnetoszenzáció kódolása más, klinikailag transzlálhatóbb vagy már tesztelt baktériumtörzsekben a közeljövőben elérhető cél lehet. A magneto-tactic baktériumokban a mágneses vegyületeket alkotó komplex biomineralizációs folyamatban részt vevő fehérjék közül többet azonosítottak, és az év elején közzétett preprintben a kutatók arról számoltak be, hogy az E. coli segítségével magnetit részecskéket képeznek, és külső mágneses mezőkkel szabályozzák őket.
a nem mágneses baktériumok mágneses mezőkkel történő szabályozásának másik módja az, hogy egyszerűen mágneses anyagokat csatolnak hozzájuk. A kutatók egy vagy akár több baktériumtörzset vettek fel, és mágneses mikro-vagy nanorészecskékhez kötötték őket. Külső mágneses mezőnek kitéve ezek a mágneses részecskék orientálódnak a mezővel, akárcsak a baktériumok, amelyek ezután ebbe az irányba haladnak. 2017-ben Metin Sitti és munkatársai a Stuttgarti Max Planck Intelligens Rendszerek Intézetében E. coli baktériumokat csatoltak a kemoterápiás doxorubicin és apró mágneses nanorészecskék rétegeiből készült mikrorészecskékhez. A rákos sejteket egy edényben használva a kutatók kimutatták, hogy távolról irányíthatják ezeket a gyógyszerhordozó bakteriális botokat mágnesekkel, hogy javítsák a tumorsejtek célzását, összehasonlítva a gyógyszerekkel töltött mikrorészecskék hozzáadásával a sejtekhez.
nem számít, hogy a géntechnológiával módosított baktériumok által felhatalmazott külső energiaforrások kiváltó, ellenőrző, és útmutatást egy lenyűgöző új irányt ezen a területen. A szintetikus biológia, a gépipar és a robotika konvergenciájának köszönhetően ezek az új megközelítések egy lépéssel közelebb hozhatnak minket az apró robotok fantasztikus víziójához, amelyek sok ráktípust keresnek és elpusztítanak. Simone Schuerle az ETH Zürich adjunktusa és az egyetem transzlációs Orvostudományi Intézetének tagja. Tal Danino a Columbia Egyetem adjunktusa, valamint a Herbert Irving átfogó Rákközpont és az adattudományi Intézet tagja.