Программирование бактерий на борьбу с раком
Возможность программировать живые клетки на определенное поведение в определенных условиях открывает новые возможности в медицине. Примером может служить недавнее исследование на мышах, в котором исследователи запрограммировали бактерии на борьбу с раком.
Некоторые опухоли процветают и распространяются, потому что их клетки посылают сигнал «не ешь меня», который заставляет иммунную систему оставить их в покое. Опухолевые клетки, которые не посылают сигнал, уязвимы для макрофагов и других иммунных клеток, которые могут поглощать и переваривать их.
Ученые из Колумбийского университета в Нью-Йорке показали, что можно запрограммировать бактерии, чтобы отключить сигнал «Не ешь меня» и вызвать противоопухолевый иммунный ответ.
Этот подход является примером синтетической биологии, развивающейся области, в которой медицинские методы лечения обещают быть более эффективными и специфичными, чем многие молекулярные методы.
В недавнем Природа Медицина В статье исследователи описывают, как они программировали бактерии и использовали их для уменьшения размеров опухолей и увеличения выживаемости на мышиной модели лимфомы.
Они увидели, что лечение не только уменьшило опухоли, которые они вводили, но и что отдаленные, вторичные опухоли или метастазы также подействовали.
«Наблюдение за необработанными опухолями наряду с лечением первичных поражений было неожиданным открытием», - говорит соавтор исследования Тал Данино, доцент кафедры биомедицинской инженерии Колумбийского университета.
Пример абсопального эффекта
Данино заявляет, что то, что они стали свидетелями, было первой демонстрацией «скрытого эффекта» при лечении рака с использованием бактерий.
«Это означает, - добавляет он, - что мы сможем создать бактерии, которые будут стимулировать опухоли на месте, а затем стимулировать иммунную систему на поиск опухолей и метастазов, которые слишком малы для того, чтобы их можно было обнаружить с помощью визуализации или других подходов».
В терапии рака скрытый эффект - это способность вызывать противоопухолевый ответ, который разрушает раковые клетки вдали от основной мишени.
Клетки, которые посылают сигнал «Не ешь меня», распространены не только в опухолях, но и в здоровых тканях. Это представляет проблему для разработчиков иммунотерапевтических средств, нацеленных на этот сигнал.
Данино и его коллеги справились с этой задачей, запрограммировав бактерии таким образом, чтобы они высвобождали свою полезную нагрузку, подавляющую сигналы, только когда они могли почувствовать, что находятся в «микросреде опухоли».
Кишечная палочка с закодированными нанотелами
Сама полезная нагрузка была в форме «закодированного нанотела», а бактерия, которую они использовали, была «непатогенной. кишечная палочка напряжение."
В опухолях, Кишечная палочка бактерии размножаются в некротических ядрах или карманах умирающих клеток.
Команда запрограммировала бактерии на распознавание кворума, что означает, что когда они достигают определенного размера популяции, они умирают и высвобождают свою полезную нагрузку в виде закодированных нанотел.
Эта стратегия предотвращала проникновение бактерий в другие ткани и подавление сигналов «не ешь меня» в их клетках. Однако он также оставил достаточно бактериальных клеток, чтобы создать новую популяцию, установив повторяющиеся циклы доставки лекарства в опухоль.
Команда уже продемонстрировала такую стратегию доставки лекарств в более ранней работе.
В новом исследовании они показали, что он также может выборочно отключать сигналы «Не ешь меня» в раковых клетках, нацеливаясь на CD47, белок, который посылает сигнал.
Прайминг Т-лимфоцитов, инфильтрирующих опухоль
Команда предполагает, что лечение работает, потому что оно делает две вещи. Во-первых, присутствие живых бактерий вызывает локальное воспаление в опухоли. Это вызывает иммунную систему.
Второе, что делает лечение, - это заставляет иммунные клетки, такие как макрофаги, поглощать опухолевые клетки, потому что оно отключает их сигнал CD47 «Не съедай меня». В свою очередь, этот иммунный ответ запускает «проникающие в опухоль Т-клетки», которые затем мигрируют к отдаленным метастазам.
Исследователи предполагают, что полученные данные являются «доказательством гипотезы о скрытом эффекте, вызванном инженерной бактериальной иммунотерапией», и заключают:
«Таким образом, сконструированные бактерии могут использоваться для безопасной и локальной доставки иммунотерапевтических нагрузок, ведущих к системному противоопухолевому иммунитету».
Они уже проверяют безопасность и эффективность этого метода на мышах с другими видами рака. После этого они надеются перейти к клиническим испытаниям на людях.
