Programarea bacteriilor pentru combaterea cancerului
Abilitatea de a programa celulele vii să se comporte în moduri specifice în anumite condiții creează noi oportunități în medicină. Un studiu recent efectuat la șoareci în care cercetătorii au programat bacterii pentru a ajuta la combaterea cancerului este un exemplu.
Unele tumori prosperă și se răspândesc deoarece celulele lor trimit un semnal „nu mă mănâncă” care face ca sistemul imunitar să le lase în pace. Celulele tumorale care nu trimit semnalul sunt vulnerabile la macrofage și la alte celule imune care le pot înghiți și digera.
Acum, oamenii de știință de la Universitatea Columbia din orașul New York au arătat că este posibil să programați bacteriile pentru a opri semnalul „Nu mă mâncați” și a induce un răspuns imun antitumoral.
Abordarea este un exemplu de biologie sintetică, un domeniu emergent în care tratamentele medicale promit să fie mai eficiente și mai specifice decât multe metode moleculare.
Într-un recent Medicina naturii Hârtie, cercetătorii descriu modul în care au programat bacteriile și le-au folosit pentru a micșora tumorile și a crește supraviețuirea la un model de limfom la șoareci.
Ei au văzut că tratamentul nu numai că a micșorat tumorile pe care le-au injectat, dar că au răspuns și tumori secundare îndepărtate sau metastaze.
„Vederea tumorilor netratate răspunzând alături de tratamentul leziunilor primare a fost o descoperire neașteptată”, spune autorul co-senior Tal Danino, profesor asistent de inginerie biomedicală la Universitatea Columbia.
Exemplu de efect abscopal
Danino afirmă că ceea ce au asistat a fost prima demonstrație a unui „efect abscopal” în tratamentul cancerului care folosește bacterii.
„Acest lucru înseamnă”, adaugă el, „că vom fi capabili să proiectăm bacteriile pentru primele tumori la nivel local și apoi să stimulăm sistemul imunitar să caute tumori și metastaze care sunt prea mici pentru a fi detectate prin imagistică sau alte abordări.”
În terapia cancerului, efectul abscopal este capacitatea de a provoca un răspuns antitumoral care distruge celulele canceroase departe de ținta primară.
Celulele care trimit nu mă mănâncă semnale sunt frecvente nu numai în tumori, ci și în țesuturile sănătoase. Aceasta prezintă o provocare pentru dezvoltatorii de imunoterapii care vizează semnalul.
Danino și colegii săi au întâmpinat această provocare prin programarea bacteriilor astfel încât să-și elibereze sarcina utilă de reducere a semnalului doar atunci când au simțit că se află în „microambientul tumorii”.
E coli cu nanocorpi codificați
Sarcina utilă în sine era sub forma unui „nanocorp codificat”, iar bacteria pe care o foloseau era o „nepatogenă Escherichia coli încordare."
În tumori, E coli bacteriile proliferează în nucleele necrotice sau în pungile de celule pe moarte.
Echipa a programat bacteriile pentru a detecta cvorumul, ceea ce înseamnă că, atunci când au atins o anumită dimensiune a populației, au murit și și-au eliberat sarcina utilă de nanocorpi codați.
Această strategie a împiedicat bacteriile să pătrundă în alte țesuturi și să reducă la tacere semnalele „Nu mă mănâncă” din celulele lor. Cu toate acestea, a lăsat, de asemenea, suficiente celule bacteriene pentru a începe o nouă populație, stabilind cicluri repetate de eliberare a medicamentului în tumoră.
Echipa a demonstrat deja o astfel de strategie de livrare a medicamentelor în lucrările anterioare.
În noul studiu, au arătat că se poate opri și selectiv, nu mă consumă semnale în celulele canceroase, vizând CD47, proteina care trimite semnalul.
Amorsarea celulelor T care se infiltrează în tumori
Echipa sugerează că tratamentul funcționează deoarece face două lucruri. În primul rând, prezența bacteriilor vii induce inflamații locale în tumoră. Aceasta convoacă sistemul imunitar.
Al doilea lucru pe care îl face tratamentul este să declanșeze celulele imune, cum ar fi macrofagele, să ingereze celulele tumorale, deoarece oprește CD47-ul lor nu mă mănâncă. La rândul său, acest răspuns imun primează „celulele T care se infiltrează în tumori”, care apoi migrează către metastaze îndepărtate.
Cercetătorii sugerează că rezultatele sunt „dovada-conceptului pentru un efect abscopal indus de o imunoterapie bacteriană proiectată” și concluzionează:
Astfel, bacteriile proiectate pot fi utilizate pentru livrarea sigură și locală a încărcăturilor utile imunoterapeutice care duc la imunitatea sistemică anti-tumorală.
Ei testează deja siguranța și eficacitatea metodei cu alte tipuri de cancer la șoareci. După aceea, ei speră să treacă la studii clinice la oameni.
