Programmering av bakterier for å bekjempe kreft

Evnen til å programmere levende celler til å oppføre seg på bestemte måter under visse forhold skaper nye muligheter innen medisin. En fersk musestudie der forskere programmerte bakterier for å bekjempe kreft er et eksempel.

Forskere var i stand til å omprogrammere bakterier og bruke dem i kampen mot kreft.

Noen svulster trives og sprer seg fordi cellene deres sender ut et «don «t eat me» signal som gjør at immunsystemet lar dem være i fred. Tumorceller som ikke sender signalet er sårbare for makrofager og andre immunceller som kan oppsluke og fordøye dem.

Nå har forskere fra Columbia University i byen New York vist at det er mulig å programmere bakterier for å slå av don «t eat me signal og indusere en immunrespons mot tumor.

Tilnærmingen er et eksempel på syntetisk biologi­ et voksende felt der medisinske behandlinger lover å være mer effektive og spesifikke enn mange molekylære metoder.

I en fersk artikkel fra Nature Medicine beskriver forskerne hvordan de programmerte bakterier og brukte dem for å krympe svulster og øke overlevelsen i en musemodell av lymfom.

De så at behandlingen ikke bare krympet svulstene som de injiserte­ men at fjerne­ sekundære svulster eller metastaser også reagerte.

«Å se ubehandlede svulster svare ved siden av behandling av primære lesjoner var et uventet funn­» sier co-seniorforfatter Tal Danino­ en assisterende professor i biomedisinsk ingeniørvitenskap ved Columbia University.

Eksempel på abskop effekt

Danino uttaler at det de var vitne til var den første demonstrasjonen av en «abscopal effekt» i kreftbehandling som bruker bakterier.

«Dette betyr­» legger han til­ «at vi vil kunne manipulere bakterier til primære svulster lokalt­ og deretter stimulere immunforsvaret til å oppsøke svulster og metastaser som er for små til å bli oppdaget med avbildning eller andre tilnærminger.»

I kreftterapi er den abscopale effekten evnen til å provosere en antitumorrespons som ødelegger kreftceller langt borte fra det primære målet.

Celler som sender meg ikke signaler er vanlige­ ikke bare i svulster­ men også i sunt vev. Dette er en utfordring for utviklere av immunoterapier som er rettet mot signalet.

Danino og kollegene møtte denne utfordringen ved å programmere bakteriene slik at de bare slapp sin nyttedemping for signaldempende når de kunne føle at de befant seg i «tumormikromiljøet.»

E. coli med kodede nanobodies

Nyttelasten i seg selv var i form av «en kodet nanobody’­ og bakterien som de brukte var en «ikke-patogen Escherichia coli-stamme.»

I svulster spredes E. coli-bakterier i nekrotiske kjerner­ eller lommer av døende celler.

Teamet programmerte bakteriene til å være quorum-sensing­ noe som betyr at når de nådde en viss populasjonsstørrelse­ døde de og ga ut nyttelasten med kodede nanobodies.

Denne strategien stoppet bakteriene fra å trenge inn i andre vev og dempe don «t eat me-signalene i cellene. Imidlertid etterlot det også nok bakterieceller til å starte en ny populasjon­ og satte opp gjentatte sykluser med medisinsk levering i svulsten.

Teamet hadde allerede demonstrert en slik medisinleveringsstrategi i tidligere arbeid.

I den nye studien viste de at det også selektivt kan slå av meg ikke spise meg signaler i kreftceller ved å målrette CD47­ proteinet som sender signalet.

Priming av tumorinfiltrerende T-celler

Teamet antyder at behandlingen fungerer fordi den gjør to ting. For det første induserer tilstedeværelsen av levende bakterier lokal betennelse i svulsten. Dette tilkaller immunforsvaret.

Den andre tingen som behandlingen gjør er å trigge immunceller­ for eksempel makrofager­ til å innta tumorcellene fordi den slår av CD47-ene deres «t eat me signal. I sin tur fremsetter denne immunresponsen» tumorinfiltrerende T-celler «som da migrere til fjerne metastaser.

Forskerne antyder at funnene er «proof-of-concept for a abscopal effect induced by a engineered bakteriell immunoterapi­» og konkluderer med:

«Dermed kan konstruerte bakterier brukes til sikker og lokal levering av immunterapeutisk nyttelast som fører til systemisk anti-tumorimmunitet.»

De tester allerede sikkerheten og effektiviteten til metoden med andre typer kreft hos mus. Etter det håper de å fortsette til kliniske studier på mennesker.