Програмиране на бактерии за борба с рака
Способността да се програмират живите клетки да се държат по специфичен начин при определени условия създава нови възможности в медицината. Неотдавнашно проучване на мишки, в което изследователите са програмирали бактерии, за да помогнат в борбата с рака, е пример.
Някои тумори процъфтяват и се разпространяват, защото клетките им изпращат сигнал „не ме изяждай“, който кара имунната система да ги остави на мира. Туморните клетки, които не изпращат сигнала, са уязвими за макрофаги и други имунни клетки, които могат да ги погълнат и усвоят.
Сега учени от Колумбийския университет в Ню Йорк показаха, че е възможно да се програмират бактерии, за да се изключи сигналът „не ме яж“ и да се предизвика противотуморен имунен отговор.
Подходът е пример за синтетична биология, нововъзникваща област, в която медицинските лечения обещават да бъдат по-ефективни и специфични от много молекулярни методи.
В скорошно Природна медицина хартия, изследователите описват как са програмирали бактериите и са ги използвали за свиване на тумори и увеличаване на оцеляването при миши модел на лимфом.
Те видяха, че лечението не само свива туморите, които са инжектирали, но и отдалечените, вторични тумори или метастази също реагират.
„Виждането на нелекувани тумори заедно с лечението на първични лезии беше неочаквано откритие“, казва съавторът Тал Данино, асистент по биомедицинско инженерство в Колумбийския университет.
Пример за абскопален ефект
Данино заявява, че това, което са били свидетели, е първата демонстрация на „абскопален ефект“ при лечение на рак, който използва бактерии.
„Това означава“, добавя той, „че ще можем да проектираме бактерии за локално грундиране на тумори и след това да стимулираме имунната система да търси тумори и метастази, които са твърде малки, за да бъдат открити с образни или други подходи.“
При раковата терапия абскопалният ефект е способността да провокира противотуморен отговор, който унищожава раковите клетки далеч от основната цел.
Клетките, които изпращат, не ме изяждат, са често срещани не само при тумори, но и в здрава тъкан. Това представлява предизвикателство за разработчиците на имунотерапии, насочени към сигнала.
Данино и колегите се срещнаха с това предизвикателство, като програмираха бактериите, така че те освобождаваха полезния си сигнал за заглушаване на сигнала само когато усещаха, че са в „микросредата на тумора“.
Е. coli с кодирани нанотела
Самият полезен товар беше под формата на „кодирано нанотяло“, а бактерията, която те използваха, беше „непатогенна Ешерихия коли щам. "
При тумори, Е. coli бактериите се размножават в некротични ядра или джобове на умиращи клетки.
Екипът програмира бактериите да бъдат чувствителни на кворум, което означава, че когато те достигнат определен размер на популацията, те умират и освобождават своя полезен товар от кодирани нанотела.
Тази стратегия спря бактериите да проникнат в други тъкани и да заглуши сигналите „не ме яж“ в клетките си. Въпреки това, той също остави достатъчно бактериални клетки, за да започне нова популация, създавайки повтарящи се цикли на доставка на лекарството в тумора.
Екипът вече беше демонстрирал такава стратегия за доставка на лекарства в по-ранна работа.
В новото проучване те показаха, че той може и селективно да изключва не ме изяжда сигнали в раковите клетки чрез насочване към CD47, протеина, който изпраща сигнала.
Грундиране на тумор-инфилтриращи Т клетки
Екипът предполага, че лечението работи, защото прави две неща. Първо, наличието на живи бактерии предизвиква локално възпаление в тумора. Това призовава имунната система.
Второто нещо, което прави лечението, е да задейства имунните клетки, като макрофагите, да поемат туморните клетки, защото изключва техния CD47 не ме изяжда сигнал. На свой ред този имунен отговор подготвя „тумор-инфилтриращи Т клетки“, които след това мигрират към отдалечени метастази.
Изследователите предполагат, че констатациите са „доказателство за концепция за абскопален ефект, предизвикан от инженерна бактериална имунотерапия“, и заключават:
„По този начин инженерните бактерии могат да бъдат използвани за безопасно и локално доставяне на имунотерапевтичен товар, водещ до системен антитуморен имунитет.“
Те вече тестват безопасността и ефективността на метода с други видове рак при мишки. След това те се надяват да продължат с клинични изпитвания при хора.
