Baktérie ako pašeráci: Vírusy cielene útočia na nádory vďaka novému bioinžinierstvu

Vedci vyvinuli inovatívnu metódu, ktorá využíva baktérie na doručenie vírusov priamo do nádorov, obíduc imunitný systém a minimalizujúc riziko rozšírenia infekcie v tele.

Výskumníci z Columbia Engineering predstavili prelomovú terapiu rakoviny, ktorá spája sily baktérií a vírusov. Štúdia publikovaná v časopise Nature Biomedical Engineering demonštruje, ako ich systém ukrýva vírus v baktérii vyhľadávajúcej nádory, prepašuje ho cez imunitný systém a uvoľní ho vo vnútri rakovinových nádorov.

Nová platforma využíva prirodzenú tendenciu baktérií napádať nádory a schopnosť vírusov infikovať a zabíjať rakovinové bunky. Tím pod vedením profesora Tal Danina z Columbia Engineering vytvoril systém s názvom CAPPSID (Coordinated Activity of Prokaryote and Picornavirus for Safe Intracellular Delivery). Na výskume spolupracoval aj expert na virológiu Charles M. Rice z Rockefeller University.

„Naším cieľom bolo zlepšiť bakteriálnu terapiu rakoviny tak, že baktérie budú môcť doručiť a aktivovať terapeutický vírus priamo vo vnútri nádorových buniek, a zároveň zabezpečiť obmedzenie šírenia vírusu mimo nádoru,“ vysvetľuje Jonathan Pabón, spoluautor štúdie.

Komentár redakcie: Tento výskum predstavuje sľubný krok vpred v boji proti rakovine. Využitím prirodzených vlastností baktérií a vírusov sa vytvára nový prístup k cielenej liečbe, ktorý minimalizuje vedľajšie účinky a maximalizuje účinnosť. Ostáva sledovať, ako sa táto technológia prenesie do klinickej praxe a aký bude jej vplyv na liečbu rakoviny v budúcnosti.

Vedci sú presvedčení, že táto technológia, ktorá bola úspešne testovaná na myšiach, predstavuje prvý príklad priamo navrhnutej spolupráce medzi baktériami a vírusmi cieliacimi na rakovinu.

Stratégia spája schopnosť baktérií zamerať sa na nádory s účinnosťou vírusov pri infikovaní a ničení rakovinových buniek. „Spájaním bakteriálneho inžinierstva so syntetickou virológiou sa snažíme otvoriť cestu k terapiám s viacerými organizmami, ktoré dokážu dosiahnuť oveľa viac, ako by dokázal jeden mikrób sám,“ hovorí Zakary S. Singer, ďalší spoluautor štúdie.

„Toto je pravdepodobne naša doteraz najtechnologicky vyspelejšia a najinovatívnejšia platforma,“ dodáva Danino.

Jednou z najväčších prekážok pri terapii onkolytickými vírusmi je obranný systém tela. Ak má pacient protilátky proti vírusu, môžu ho neutralizovať skôr, ako sa dostane k nádoru. Tím z Columbia Engineering tento problém obišiel ukrytím vírusu do baktérií vyhľadávajúcich nádory.

„Baktérie fungujú ako plášť neviditeľnosti, skrývajú vírus pred cirkulujúcimi protilátkami a prepravujú ho tam, kde je potrebný,“ hovorí Singer.

Pabón zdôrazňuje, že táto stratégia je obzvlášť dôležitá pre vírusy, ktorým sú ľudia bežne vystavení.

„Náš systém demonštruje, že baktérie sa potenciálne dajú použiť na spustenie onkolytického vírusu na liečbu solídnych nádorov u pacientov, ktorí si vyvinuli imunitu voči týmto vírusom,“ hovorí.

Bakteriálnou zložkou systému je Salmonella typhimurium, druh, ktorý prirodzene migruje do prostredia s nízkym obsahom kyslíka a bohatého na živiny vo vnútri nádorov. Po príchode na miesto baktérie preniknú do rakovinových buniek a uvoľnia vírus priamo do vnútra nádoru.

„Naprogramovali sme baktérie tak, aby fungovali ako trójsky kôň, prepravovali vírusovú RNA do nádorov a potom sa lyzovali priamo vo vnútri rakovinových buniek, aby uvoľnili vírusový genóm, ktorý by sa potom mohol šíriť medzi rakovinovými bunkami,“ vysvetľuje Singer.

Využitím inštinktov baktérií zamerať sa na nádory a schopnosti vírusu replikovať sa vo vnútri rakovinových buniek vytvorili vedci systém doručovania, ktorý dokáže preniknúť do nádoru a rozšíriť sa po ňom.

Kľúčovou obavou pri akejkoľvek terapii živými vírusmi je kontrolovanie ich šírenia mimo nádoru. Tím tento problém vyriešil molekulárnym trikom: zabezpečili, aby sa vírus nemohol šíriť bez molekuly, ktorú môže získať iba z baktérií. Keďže baktérie zostávajú v nádore, táto životne dôležitá zložka (nazývaná proteáza) nie je dostupná nikde inde v tele.

„Šíriteľné vírusové častice sa môžu tvoriť iba v blízkosti baktérií, ktoré sú potrebné na zabezpečenie špeciálneho mechanizmu nevyhnutného pre dozrievanie vírusu v upravenom víruse, čím sa zabezpečuje syntetická závislosť medzi mikróbmi,“ hovorí Singer. Toto opatrenie pridáva druhú vrstvu kontroly: aj keď vírus unikne z nádoru, nebude sa šíriť v zdravom tkanive.

„Práve systémy ako tieto, špecificky orientované na zvýšenie bezpečnosti týchto živých terapií, budú nevyhnutné na prenesenie týchto pokrokov do klinickej praxe,“ hovorí Singer.

Tím plánuje testovať túto metódu na širšom spektre typov rakoviny, používať rôzne typy nádorov, modely myší, vírusy a užitočné zaťaženia s cieľom vyvinúť „súbor nástrojov“ vírusových terapií, ktoré dokážu snímať a reagovať na špecifické podmienky vo vnútri bunky. Hodnotia tiež, ako sa dá tento systém kombinovať s kmeňmi baktérií, ktoré už preukázali bezpečnosť v klinických štúdiách.