புற்றுநோய் எதிர்ப்பு மருந்துகள் அவர்கள் சிகிச்சையளிக்க வேண்டிய கட்டிகளுக்குச் செல்வதற்கான சிறந்த வழியைத் தீர்மானிக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் பணியாற்றி வருகின்றனர். இரத்த ஓட்டம் வழியாக கட்டிகளுக்கு மருந்துகளை கொண்டு செல்வதற்கு மாற்றியமைக்கப்பட்ட பாக்டீரியாக்களை “படகுகளாக” பயன்படுத்துவது ஒரு விருப்பமாகும். ETH சூரிச் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது சில பாக்டீரியாக்களை வெற்றிகரமாகக் கட்டுப்படுத்தியுள்ளனர், அவை இரத்த நாளச் சுவரைக் கடந்து கட்டி திசுக்களில் ஊடுருவக்கூடும்.
ETH ஜூரிச் ஆராய்ச்சியாளர்கள், சிமோன் ஷுர்லே, ரெஸ்பான்சிவ் பயோமெடிக்கல் சிஸ்டம்ஸ் பேராசிரியர், அவர்கள் கொண்டிருக்கும் இரும்பு ஆக்சைடு துகள்கள் காரணமாக இயல்பாகவே காந்தத்தன்மை கொண்ட பாக்டீரியாக்களை பரிசோதிக்கத் தேர்வு செய்தனர். இவை மேக்னடோஸ்பைரில்லம் பாக்டீரியாக்கள் காந்தப்புலங்களுக்கு எதிர்வினையாற்றுகின்றன மற்றும் வெளிப்புற காந்தங்களால் கையாளப்படலாம்.
தற்காலிக இடைவெளிகளைப் பயன்படுத்துதல்
கட்டியில் சுழலும் காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்துவது புற்றுநோய் வளர்ச்சியைச் சுற்றியுள்ள வாஸ்குலர் சுவரைக் கடக்கும் பாக்டீரியாவின் திறனை அதிகரிக்கிறது என்பதை ஷெர்லே மற்றும் அவரது சகாக்கள் இப்போது செல் கலாச்சாரங்கள் மற்றும் எலிகளில் காட்டியுள்ளனர். சுழலும் காந்தப்புலம் வாஸ்குலர் சுவரில் ஒரு வட்ட இயக்கத்தில் பாக்டீரியாவை முன்னோக்கி செலுத்துகிறது.
பாத்திரத்தின் சுவரைக் கடப்பதற்கான பொறிமுறையை நன்கு புரிந்து கொள்ள, ஒரு விரிவான பார்வை அவசியம்: இரத்த நாளச் சுவர் செல்கள் அடுக்கைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் இரத்த ஓட்டத்திற்கும் கட்டி திசுக்களுக்கும் இடையில் ஒரு தடையாக செயல்படுகிறது, இது பல சிறிய இரத்த நாளங்களால் ஊடுருவுகிறது. இந்த செல்களுக்கு இடையே உள்ள குறுகலான இடைவெளிகள் சில மூலக்கூறுகள் பாத்திரத்தின் சுவர் வழியாக செல்ல அனுமதிக்கின்றன. இந்த இன்டர்செல்லுலார் இடைவெளிகள் எவ்வளவு பெரியவை என்பது கப்பல் சுவரின் செல்களால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் அவை தற்காலிகமாக அகலமாக இருக்கும், அவை பாக்டீரியாவை கூட கப்பல் சுவரின் வழியாக செல்ல அனுமதிக்கும்.
வலுவான உந்துதல் மற்றும் அதிக நிகழ்தகவு
சோதனைகள் மற்றும் கணினி உருவகப்படுத்துதல்களின் உதவியுடன், ETH சூரிச் ஆராய்ச்சியாளர்கள் சுழலும் காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்தி பாக்டீரியாவைத் தூண்டுவது மூன்று காரணங்களுக்காக பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்பதைக் காட்ட முடிந்தது. முதலாவதாக, ஒரு சுழலும் காந்தப்புலத்தின் வழியாக உந்துதல் ஒரு நிலையான காந்தப்புலத்தின் வழியாக செலுத்துவதை விட பத்து மடங்கு சக்தி வாய்ந்தது. பிந்தையது திசையை அமைக்கிறது மற்றும் பாக்டீரியாக்கள் தங்கள் சொந்த சக்தியின் கீழ் நகர வேண்டும்.
இரண்டாவது மற்றும் மிக முக்கியமான காரணம், சுழலும் காந்தப்புலத்தால் இயக்கப்படும் பாக்டீரியாக்கள் தொடர்ந்து இயக்கத்தில் உள்ளன, வாஸ்குலர் சுவரில் பயணிக்கின்றன. இது மற்ற உந்துவிசை வகைகளுடன் ஒப்பிடும்போது கப்பல் சுவர் செல்களுக்கு இடையில் சுருக்கமாகத் திறக்கும் இடைவெளிகளை சந்திக்க அதிக வாய்ப்புள்ளது, இதில் பாக்டீரியாவின் இயக்கம் குறைவாக ஆய்வு செய்யப்படுகிறது. மூன்றாவதாக, மற்ற முறைகளைப் போலல்லாமல், பாக்டீரியாவை இமேஜிங் மூலம் கண்காணிக்க வேண்டிய அவசியமில்லை. காந்தப்புலம் கட்டியின் மீது நிலைநிறுத்தப்பட்டவுடன், அதை மறுசீரமைக்க வேண்டிய அவசியமில்லை.
கட்டி திசுக்களில் “சரக்கு” குவிகிறது
“பாக்டீரியாவின் இயற்கையான மற்றும் தன்னாட்சி இயக்கத்தையும் நாங்கள் பயன்படுத்துகிறோம்,” என்று ஷுர்ல் விளக்குகிறார். “பாக்டீரியாக்கள் இரத்த நாளச் சுவர் வழியாகச் சென்று கட்டியில் இருந்தால், அவை சுயாதீனமாக அதன் உட்புறத்தில் ஆழமாக இடம்பெயர முடியும்.” இந்த காரணத்திற்காக, விஞ்ஞானிகள் வெளிப்புற காந்தப்புலம் வழியாக உந்துவிசையை ஒரு மணிநேரம் மட்டுமே பயன்படுத்துகின்றனர் – பாக்டீரியா வாஸ்குலர் சுவர் வழியாக திறமையாக கடந்து கட்டியை அடைய போதுமானது.
இத்தகைய பாக்டீரியாக்கள் எதிர்காலத்தில் புற்றுநோய் எதிர்ப்பு மருந்துகளை எடுத்துச் செல்லலாம். அவர்களின் செல் கலாச்சார ஆய்வுகளில், ETH சூரிச் ஆராய்ச்சியாளர்கள் பாக்டீரியாவுடன் லிபோசோம்களை (கொழுப்பு போன்ற பொருட்களின் நானோஸ்பியர்ஸ்) இணைப்பதன் மூலம் இந்த பயன்பாட்டை உருவகப்படுத்தினர். அவர்கள் இந்த லிபோசோம்களை ஃப்ளோரசன்ட் சாயத்துடன் குறியிட்டனர், இது பெட்ரி டிஷில் பாக்டீரியாக்கள் உண்மையில் தங்கள் “சரக்குகளை” புற்றுநோய் திசுக்களுக்குள் வழங்கியுள்ளன என்பதை நிரூபிக்க அனுமதித்தது, அங்கு அது குவிந்துள்ளது. எதிர்கால மருத்துவப் பயன்பாடுகளில், லிபோசோம்கள் ஒரு மருந்தால் நிரப்பப்படும்.
பாக்டீரியா புற்றுநோய் சிகிச்சை
பாக்டீரியாவை மருந்துகளுக்கான படகுகளாகப் பயன்படுத்துவது புற்றுநோய்க்கு எதிரான போராட்டத்தில் பாக்டீரியா உதவும் இரண்டு வழிகளில் ஒன்றாகும். மற்ற அணுகுமுறை நூறு ஆண்டுகளுக்கு மேல் பழமையானது மற்றும் தற்போது புத்துயிர் பெறுகிறது: கட்டி செல்களை சேதப்படுத்த சில வகையான பாக்டீரியாக்களின் இயற்கையான முனைப்பைப் பயன்படுத்துதல். இது பல வழிமுறைகளை உள்ளடக்கியிருக்கலாம். எந்தவொரு சந்தர்ப்பத்திலும், பாக்டீரியா நோயெதிர்ப்பு மண்டலத்தின் சில செல்களைத் தூண்டுகிறது, பின்னர் அது கட்டியை அகற்றும்.
பல ஆராய்ச்சி திட்டங்கள் தற்போது அதன் செயல்திறனை ஆராய்கின்றன இ – கோலி கட்டிகளுக்கு எதிரான பாக்டீரியா. இன்று, பாக்டீரியாவை செயற்கை உயிரியலைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் சிகிச்சை விளைவை மேம்படுத்தவும், பக்க விளைவுகளை குறைக்கவும், அவற்றை பாதுகாப்பாக மாற்றவும் முடியும்.
காந்தம் அல்லாத பாக்டீரியாக்களை காந்தமாக்குகிறது
இன்னும் புற்றுநோய் சிகிச்சையில் பாக்டீரியாவின் உள்ளார்ந்த பண்புகளைப் பயன்படுத்த, இந்த பாக்டீரியாக்கள் எவ்வாறு கட்டியை திறமையாக அடைய முடியும் என்ற கேள்வி இன்னும் உள்ளது. உடலின் மேற்பரப்பிற்கு அருகிலுள்ள கட்டிகளில் பாக்டீரியாவை நேரடியாக செலுத்துவது சாத்தியம் என்றாலும், உடலின் ஆழமான கட்டிகளுக்கு இது சாத்தியமில்லை. அங்குதான் பேராசிரியர் ஷுர்லின் மைக்ரோரோபோடிக் கட்டுப்பாடு வருகிறது. “பாக்டீரியா புற்றுநோய் சிகிச்சையின் செயல்திறனை அதிகரிக்க எங்கள் பொறியியல் அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தலாம் என்று நாங்கள் நம்புகிறோம்,” என்று அவர் கூறுகிறார்.
இ – கோலி புற்றுநோய் ஆய்வுகளில் பயன்படுத்தப்படுவது காந்தம் அல்ல, எனவே காந்தப்புலத்தால் உந்தப்பட்டு கட்டுப்படுத்த முடியாது. பொதுவாக, பாக்டீரியாக்களிடையே காந்த எதிர்வினை மிகவும் அரிதான நிகழ்வாகும். மேக்னடோஸ்பைரில்லம் இந்த பண்பு கொண்ட பாக்டீரியாக்களின் சில வகைகளில் ஒன்றாகும்.
எனவே, ஷுர்லே, ஈ.கோலை பாக்டீரியாவையும் காந்தமாக்க விரும்புகிறார். இது ஒரு நாள் இயற்கை காந்தத்தன்மை இல்லாத மருத்துவ ரீதியாகப் பயன்படுத்தப்படும் சிகிச்சை பாக்டீரியாக்களைக் கட்டுப்படுத்த காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்துவதை சாத்தியமாக்குகிறது.
குறிப்பு: டி. க்விசாய், என். மிர்கானி, எம்ஜி கிறிஸ்டியன்சென், டிடி நுயென், வி. லிங் மற்றும் எஸ். ஷூயர்லே, 26 அக்டோபர் 2022, “மேக்னடிக் டார்க்-டிரைவ் லிவ்விங் மைக்ரோரோபோட்கள் ஃபார் டியூமர் இன்ஃபில்ட்ரேஷன்” அறிவியல் ரோபாட்டிக்ஸ்.
DOI: 10.1126/scirobotics.abo0665