Programiranje bakterij za boj proti raku
Sposobnost programiranja živih celic, da se obnašajo pod določenimi pogoji, ustvarja nove priložnosti v medicini. Primer je nedavna študija miši, v kateri so raziskovalci programirali bakterije za boj proti raku.
Nekateri tumorji uspevajo in se širijo, ker njihove celice pošiljajo signal "ne jej me", zaradi katerega jih imunski sistem pusti pri miru. Tumorske celice, ki ne pošiljajo signala, so ranljive za makrofage in druge imunske celice, ki jih lahko zajamejo in prebavijo.
Zdaj so znanstveniki z univerze Columbia v mestu New York pokazali, da je mogoče bakterije programirati tako, da izklopijo signal Ne jej me in sprožijo protitumorski imunski odziv.
Pristop je primer sintetične biologije, nastajajočega področja, na katerem se medicinsko zdravljenje obljublja bolj učinkovito in specifično kot številne molekularne metode.
V nedavnem Naravna medicina raziskovalci opisujejo, kako so programirali bakterije in jih uporabljali za krčenje tumorjev in povečanje preživetja pri mišjem modelu limfoma.
Ugotovili so, da zdravljenje ni zmanjšalo le tumorjev, ki so jih injicirali, temveč tudi odziv oddaljenih, sekundarnih tumorjev ali metastaz.
"Videti je, da se nezdravljeni tumorji odzivajo skupaj z zdravljenjem primarnih lezij, je bilo nepričakovano odkritje," pravi sodelavec Tal Danino, docent za biomedicinski inženiring na univerzi Columbia.
Primer abskopalnega učinka
Danino navaja, da so bili priča prvemu dokazu "abscopalnega učinka" pri zdravljenju raka, pri katerem se uporabljajo bakterije.
"To pomeni," dodaja, "da bomo lahko oblikovali bakterije za lokalno primero tumorjev in nato spodbudili imunski sistem, da poišče tumorje in metastaze, ki so premajhni, da bi jih lahko zaznali s slikanjem ali drugimi pristopi."
Pri terapiji raka je abscopalni učinek sposobnost izzivanja protitumorskega odziva, ki uniči rakave celice daleč stran od primarne tarče.
Celice, ki pošiljajo, me signalov ne jedo, so pogoste ne le pri tumorjih, ampak tudi v zdravem tkivu. To predstavlja izziv za razvijalce imunoterapij, ki ciljajo na signal.
Danino in sodelavci so se s tem izzivom spoprijeli s programiranjem bakterij, tako da so sprostili svoj tovor za utišanje signala le takrat, ko so začutili, da so v "tumorskem mikrookolju".
E. coli s kodiranimi nanoteli
Tovor je bil v obliki "kodiranega nanotela", bakterija, ki so jo uporabili, pa je bila "nepatogena Escherichia coli obremenitev."
Pri tumorjih E. coli bakterije se razmnožujejo v nekrotičnih jedrih ali žepih umirajočih celic.
Skupina je programirala, da bakterije zaznajo kvorum, kar pomeni, da so, ko so dosegle določeno velikost populacije, umrle in sprostile svoj tovor kodiranih nanoteles.
Ta strategija je preprečila prodiranje bakterij v druga tkiva in utišanje signalov Ne jej me v njihovih celicah. Vendar pa je pustil tudi dovolj bakterijskih celic, da je začel novo populacijo in vzpostavil ponavljajoče se cikle dajanja zdravil v tumorju.
Skupina je takšno strategijo dajanja zdravil že pokazala v prejšnjih delih.
V novi študiji so pokazali, da se lahko tudi selektivno izklopi ne jej me signalov v rakavih celicah s ciljanjem na CD47, protein, ki pošilja signal.
Priprava T-celic, ki infiltrirajo tumor
Skupina predlaga, da zdravljenje deluje, ker naredi dve stvari. Najprej prisotnost živih bakterij povzroči lokalno vnetje v tumorju. To prikliče imunski sistem.
Druga stvar, ki jo naredi zdravljenje, je, da imunske celice, kot so makrofagi, zaužijejo tumorske celice, ker izklopi njihov signal CD47 me ne jedo. Ta imunski odziv nato pripravi "celice T, ki se infiltrirajo v tumor", ki nato preidejo v oddaljene metastaze.
Raziskovalci trdijo, da so ugotovitve "dokaz koncepta abscopalnega učinka, ki ga povzroča zasnovana bakterijska imunoterapija", in zaključujejo:
"Tako se lahko zasnovane bakterije uporabljajo za varno in lokalno dostavo imunoterapevtskih tovorov, ki vodijo do sistemske protitumorske imunosti."
Varnost in učinkovitost metode že preizkušajo pri drugih vrstah raka pri miših. Po tem upajo, da bodo nadaljevali s kliničnimi preskušanji na ljudeh.
