Programmering af bakterier til bekæmpelse af kræft
Evnen til at programmere levende celler til at opføre sig på bestemte måder under visse betingelser skaber nye muligheder inden for medicin. En nylig musestudie, hvor forskere programmerede bakterier til at bekæmpe kræft er et eksempel.
Nogle tumorer trives og spredes, fordi deres celler sender et "ikke spis mig" signal, der får immunforsvaret til at lade dem være i fred. Tumorceller, der ikke sender signalet, er sårbare over for makrofager og andre immunceller, der kan opsluge og fordøje dem.
Nu har forskere fra Columbia University i byen New York vist, at det er muligt at programmere bakterier til at slukke for ikke spis mig-signalet og inducere et antitumorimmunrespons.
Metoden er et eksempel på syntetisk biologi, et voksende felt, hvor medicinske behandlinger lover at være mere effektive og specifikke end mange molekylære metoder.
I en nylig Naturmedicin papir beskriver forskerne, hvordan de programmerede bakterier og brugte dem til at krympe tumorer og øge overlevelsen i en musemodel af lymfom.
De så, at behandlingen ikke kun mindskede de tumorer, de injicerede, men at fjerne, sekundære tumorer eller metastaser også reagerede.
"At se ubehandlede tumorer reagere sammen med behandling af primære læsioner var en uventet opdagelse," siger medforfatter Tal Danino, en assisterende professor i biomedicinsk teknik ved Columbia University.
Eksempel på abscopal effekt
Danino siger, at det, de var vidne til, var den første demonstration af en "abscopal effekt" i kræftbehandling, der bruger bakterier.
"Dette betyder," tilføjer han, "at vi er i stand til at konstruere bakterier til primære tumorer lokalt og derefter stimulere immunsystemet til at opsøge tumorer og metastaser, der er for små til at blive detekteret med billeddannelse eller andre tilgange."
I kræftbehandling er den abscopale virkning evnen til at fremkalde et antitumorrespons, der ødelægger kræftceller langt væk fra det primære mål.
Celler, der sender, spiser ikke mig-signaler, er ikke kun almindelige i tumorer, men også i sundt væv. Dette udgør en udfordring for udviklere af immunterapier, der er målrettet mod signalet.
Danino og kolleger mødte denne udfordring ved at programmere bakterierne, så de kun frigav deres signal-dæmpende nyttelast, når de kunne mærke, at de var inden for "tumormikromiljøet."
E coli med kodede nanobodyer
Nyttelasten i sig selv var i form af "en kodet nanobody", og den bakterie, de brugte, var en "ikke-patogen Escherichia coli stamme. ”
I tumorer, E coli bakterier formerer sig i nekrotiske kerner eller lommer med døende celler.
Holdet programmerede bakterierne til at være kvorumsenserende, hvilket betyder, at når de nåede en bestemt befolkningsstørrelse, døde de og frigav deres nyttelast med kodede nanobodyer.
Denne strategi stoppede bakterierne i at trænge ind i andet væv og dæmpe ikke spis mig-signalerne i deres celler. Imidlertid efterlod det også nok bakterieceller til at starte en ny population ved at oprette gentagne cyklusser for lægemiddelafgivelse i tumoren.
Holdet havde allerede demonstreret en sådan strategi for lægemiddelafgivelse i tidligere arbejde.
I den nye undersøgelse viste de, at det også selektivt kan slukke for ikke spis mig signaler i kræftceller ved at målrette mod CD47, det protein, der sender signalet.
Priming af tumorinfiltrerende T-celler
Holdet foreslår, at behandlingen fungerer, fordi den gør to ting. For det første inducerer tilstedeværelsen af levende bakterier lokal betændelse i tumoren. Dette indkalder immunforsvaret.
Den anden ting, som behandlingen gør, er at udløse immunceller, såsom makrofager, til at indtage tumorcellerne, fordi det slukker for deres CD47 ikke spiser mig signal. Til gengæld primerer dette immunrespons "tumorinfiltrerende T-celler", der derefter migrerer til fjerne metastaser.
Forskerne antyder, at resultaterne er "proof-of-concept for en abscopal effekt induceret af en konstrueret bakteriel immunterapi" og konkluderer:
"Således kan konstruerede bakterier bruges til sikker og lokal levering af immunterapeutiske nyttelast, der fører til systemisk anti-tumorimmunitet."
De tester allerede sikkerheden og effektiviteten af metoden med andre typer kræft hos mus. Derefter håber de at gå videre til kliniske forsøg på mennesker.
