Програмування бактерій для боротьби з раком
Здатність програмувати живі клітини на конкретну поведінку за певних умов створює нові можливості в медицині. Прикладом є недавнє дослідження на мишах, в якому дослідники запрограмували бактерії для боротьби з раком.
Деякі пухлини процвітають і поширюються, оскільки їх клітини надсилають сигнал «не їж мене», що змушує імунну систему залишати їх у спокої. Пухлинні клітини, які не передають сигнал, вразливі для макрофагів та інших імунних клітин, які можуть їх поглинати та перетравлювати.
Тепер вчені з Колумбійського університету в Нью-Йорку показали, що можна запрограмувати бактерії на вимкнення сигналу «не їж мене» та індукування протипухлинної імунної відповіді.
Цей підхід є прикладом синтетичної біології, нової галузі, в якій медичні методи лікування обіцяють бути більш ефективними та конкретними, ніж багато молекулярні методи.
У недавньому Природна медицина Дослідники описують, як вони програмували бактерії та використовували їх для зменшення пухлин та збільшення виживання на мишачій моделі лімфоми.
Вони побачили, що лікування не тільки зменшило кількість ін’єкцій, але й віддалені вторинні пухлини або метастази.
"Побачити, як неліковані пухлини реагують на лікування первинних уражень, було несподіваним відкриттям", - говорить співавтор Тал Даніно, доцент кафедри біомедичної інженерії Колумбійського університету.
Приклад абскопального ефекту
Даніно заявляє, що те, що вони були свідками, було першою демонстрацією "абскопального ефекту" в лікуванні раку, яке використовує бактерії.
"Це означає, - додає він, - що ми зможемо спроектувати бактерії для місцевого грунтування пухлин, а потім стимулювати імунну систему до пошуку пухлин та метастазів, які занадто малі, щоб їх можна було виявити за допомогою візуалізації чи інших підходів".
При терапії раку абскопальним ефектом є здатність викликати протипухлинну реакцію, яка знищує ракові клітини далеко від первинної мішені.
Клітини, які надсилають, не з’їдають мене сигнали, є загальними не тільки в пухлинах, але і в здоровій тканині. Це представляє складність для розробників імунотерапії, спрямованої на сигнал.
Даніно та його колеги вирішили цю проблему, програмуючи бактерії таким чином, що вони випускали свій корисний навантажувач, який глушить сигнали, лише тоді, коли вони могли відчути, що вони перебувають у “мікросередовищі пухлини”.
Кишкова паличка із закодованими нанотілами
Само корисне навантаження було у формі "закодованого нанотіла", а бактерія, яку вони використовували, була "непатогенною Кишкова паличка напруга ".
При пухлинах Кишкова паличка бактерії розмножуються в некротичних ядрах або кишенях відмираючих клітин.
Команда запрограмувала бактерії визначати кворум, тобто, коли вони досягли певного розміру популяції, вони загинули і випустили свій корисний набір закодованих нанотіл.
Ця стратегія зупинила проникнення бактерій в інші тканини та приглушила сигнали не їсти мене у своїх клітинах. Однак це також залишило достатньо бактеріальних клітин, щоб створити нову популяцію, налаштовуючи повторювані цикли доставки ліків у пухлину.
Команда вже демонструвала таку стратегію доставки ліків у попередніх роботах.
У новому дослідженні вони показали, що він також може вибірково вимикати не їсти мені сигнали в ракових клітинах, націлюючись на CD47, білок, який надсилає сигнал.
Грунтування Т-клітин, що інфільтрують пухлину
Команда припускає, що лікування працює, оскільки воно робить дві речі. По-перше, наявність живих бактерій викликає місцеве запалення в пухлині. Це викликає імунну систему.
Друге, що робить лікування, це ініціювання імунних клітин, таких як макрофаги, проковтувати клітини пухлини, оскільки це відключає їх CD47 не їдять мене сигнал. У свою чергу, ця імунна відповідь формує «Т-клітини, що інфільтрують пухлину», які потім мігрують у віддалені метастази.
Дослідники припускають, що висновки є "доказом концепції абскопального ефекту, викликаного спроектованою бактеріальною імунотерапією", і роблять висновок:
"Таким чином, спроектовані бактерії можуть бути використані для безпечної та локальної доставки імунотерапевтичного корисного навантаження, що веде до системного протипухлинного імунітету".
Вони вже тестують безпеку та ефективність методу з іншими видами раку на мишах. Після цього вони сподіваються перейти до клінічних випробувань на людях.
