Programiranje bakterija u borbi protiv raka
Sposobnost programiranja živih stanica da se ponašaju na određeni način u određenim uvjetima stvara nove mogućnosti u medicini. Primjer je nedavno istraživanje miša u kojem su istraživači programirali bakterije kako bi se borili protiv raka.
Neki tumori uspijevaju i šire se jer njihove stanice šalju signal "ne jedi me" zbog kojeg ih imunološki sustav ostavlja na miru. Stanice tumora koje ne šalju signal ranjive su na makrofage i druge imunološke stanice koje ih mogu progutati i probaviti.
Sada su znanstvenici sa Sveučilišta Columbia u gradu New Yorku pokazali da je moguće programirati bakterije da isključe signal Ne jedi me i izazovu antitumorski imunološki odgovor.
Pristup je primjer sintetske biologije, područja u nastajanju u kojem medicinski tretmani obećavaju biti učinkovitiji i specifičniji od mnogih molekularnih metoda.
U nedavnom Medicina prirode istraživači opisuju kako su programirali bakterije i koristili ih za smanjivanje tumora i povećanje preživljavanja na mišjem modelu limfoma.
Vidjeli su da liječenje nije samo smanjilo tumore koje su im ubrizgali, već su reagirali i udaljeni, sekundarni tumori ili metastaze.
"Vidjeti kako netretirani tumori reagiraju zajedno s liječenjem primarnih lezija bilo je neočekivano otkriće", kaže ko-viši autor Tal Danino, docent za biomedicinski inženjering na Sveučilištu Columbia.
Primjer apskopalnog učinka
Danino navodi da je ono čemu su svjedočili bila prva demonstracija "apscopalnog učinka" u liječenju raka koji koristi bakterije.
"To znači", dodaje, "da ćemo biti u stanju inženjerizirati bakterije lokalno, a zatim stimulirati imunološki sustav da traži tumore i metastaze koje su premale da bi se mogle otkriti slikanjem ili drugim pristupima."
U terapiji raka, apskopalni učinak je sposobnost izazivanja antitumorskog odgovora koji uništava stanice raka daleko od primarne mete.
Stanice koje šalju ne jedu me signali česte su ne samo u tumorima već i u zdravom tkivu. Ovo predstavlja izazov programerima imunoterapija koje ciljaju signal.
Danino i kolege susreli su se s tim izazovom programiranjem bakterija tako da su oslobodili svoj signal za utišavanje signala samo kad su mogli osjetiti da se nalaze u "mikrookološkom okruženju".
E coli s kodiranim nanotijelima
Sama nosivost bila je u obliku "kodiranog nanotijela", a bakterija koju su koristili bila je "nepatogena Escherichia coli naprezanje."
U tumorima, E coli bakterije se razmnožavaju u nekrotičnim jezgrama ili džepovima umirućih stanica.
Tim je programirao da bakterije osjećaju kvorum, što znači da kada dosegnu određenu veličinu populacije, umru i puste svoj teret kodiranih nanotijela.
Ova strategija zaustavila je prodor bakterija u druga tkiva i utišala signale Ne jedi me u njihovim stanicama. Međutim, ostavilo je i dovoljno bakterijskih stanica da pokrene novu populaciju, uspostavljajući ponavljajuće cikluse davanja lijeka u tumoru.
Tim je već pokazao takvu strategiju isporuke lijekova u ranijim radovima.
U novoj su studiji pokazali da se također može selektivno isključiti Ne jedi me signale u stanicama raka ciljanjem na CD47, protein koji šalje signal.
Priming T-stanica koje infiltriraju tumor
Tim sugerira da tretman djeluje jer čini dvije stvari. Prvo, prisutnost živih bakterija izaziva lokalnu upalu u tumoru. Ovo poziva imunološki sustav.
Druga stvar koju liječenje pokreće je pokretanje imunoloških stanica, poput makrofaga, da unose tumorske stanice jer isključuje njihov signal CD47 me ne jede. Zauzvrat, ovaj imunološki odgovor priprema "T stanice koje se infiltriraju u tumor", a koje zatim migriraju u udaljene metastaze.
Istraživači sugeriraju da su nalazi "dokaz koncepta za apskopalni učinak izazvan inženjeriranom bakterijskom imunoterapijom" i zaključuju:
"Stoga se inženjerski razvijene bakterije mogu koristiti za sigurnu i lokalnu isporuku imunoterapijskog tereta koji dovodi do sistemskog antitumorskog imuniteta."
Oni već testiraju sigurnost i učinkovitost metode s drugim vrstama karcinoma na miševima. Nakon toga, nadaju se da će nastaviti s kliničkim ispitivanjima na ljudima.
