Kræftdræbende bakterier undslipper immunsystemet PlatoBlockchain Data Intelligence. Lodret søgning. Ai.

Kræftdræbende bakterier undslipper immunsystemet

Tidsstempel: 23. maj 2022 kl. 10

Bakterieterapier, hvor levende bakterier bruges til at levere lægemidler eller andre nyttelaster til at dræbe kræftceller, kunne give en alternativ behandling for en lang række kræftformer. Når bakterier infiltrerer den menneskelige krop, udløser immunsystemet en kampmekanisme mod det fremmede stof, hvor eftervirkningerne af sådanne hændelser afhænger af bakteriens styrke. Nogle probiotiske bakterier, som f.eks Escherichia coli Nissle 1917 (EcN), modstå let immunsystemets forsvarslinjer. Dette kan være problematisk, hvis sådanne bakterier overvejes til terapeutiske anvendelser.

Levende bakterier kan konstrueres til at sparke tilbage mod immunsystemet, hvilket resulterer i to potentielle udfald: et kompromis i immunsystemet efter levering af bakterier; og de levende bakterier, der forårsager toksicitet for dets værtsceller. I løbet af det sidste årti har forskere undersøgt reduktionen af ​​toksicitet fra levende bakterier ved genetisk at slette de dele af bakterien, der kan forårsage toksicitet; men dette kan føre til uønskede mutationer i selve bakterien og kan reducere den terapeutiske effekt væsentligt.

Afstembar overflademodulation
Afstembar overflademodulering: Programmerbar indkapsling gør det muligt for bakterier at undgå immunangreb. (Med høflighed: CC BY 4.0/Nat. Biotechnol. 10.1038/s41587-022-01244-y)

Et team af ingeniører fra Columbia University har nu bestemt en effektiv tilgang til at forbedre leveringen af ​​levende konstruerede bakterier ind i cellerne, samtidig med at bakteriens integritet bevares og toksicitet minimeres. Rapportere deres resultater i Nature Biotechnology, beskriver forskerne en måde at overtrække manipulerede bakterier med et inducerbart kapselpolysaccharid (iCAP), der reagerer på en smart måde, når den leveres ind i kroppen.

Kapselpolysaccharid (CAP) er et lag af vandmolekyler, der dækker overfladen af ​​naturlige bakterier og fungerer som et skjold mod fremmede infektioner. Ved at konvertere CAP til iCAP kunne forskerne anvende programmerbar ekstern stimulus, der gør det muligt for de konstruerede bakterier at unddrage sig immunangreb, overleve i en længere periode i værtsmiljøet og levere en acceptabel terapeutisk dosis.

Vejledning af bakterierne

Kræftceller har en naturlig evne til at unddrage sig immunsystemet, hvilket er et af de væsentlige kendetegn ved kræft. Da der også kræves manipulerede bakterier for at undgå immunangreb, bliver målretning af bakterier til tumorer en stor opgave, der kræver et meget sofistikeret design for at muliggøre tilstrækkelig lokalisering af bakterierne i tumorerne.

googletag.cmd.push (funktion () {googletag.display ('div-gpt-ad-3759129-1');});

Forskerne udnyttede syntetiske genkredsløb til dynamisk at kontrollere, hvordan bakterierne interagerer med deres omgivende miljø ved hjælp af iCAP. Ud over at beskytte mod miljøbelastninger og danne en barriere for bakterievæggen, er CAP også blevet rapporteret at spille en vigtig rolle i sansning af immunresponser. For at kontrollere CAP-ekspression introducerede forfatterne en lille-molekyle-inducer kaldet IPTG. Induktion af CAP med IPTG modulerede bakteriernes interaktioner med cirkulerende antimikrobielle stoffer, bakteriofager, syrer og værtens immunsystem.

iCAP-systemet til kræftapplikationer

Mens bakterieterapier for kræft fortsætter med at udvikle sig, kan udviklingen af ​​et robust system til at dræbe alle tumorer virke uoverkommeligt. Som udgangspunkt viste forskerne dog, at iCAP-systemet kan styre den terapeutiske levering i musemodeller.

For at undersøge effektiviteten af ​​iCAP undersøgte forskerne først den bakterielle levedygtighed i menneskeligt fuldblod. De fandt ud af, at de konstruerede bakterier overlevede betydeligt længere end bakterier med naturligt CAP. Efter at have administreret mus med iCAP-bakterier observerede de desuden lavere inflammatoriske reaktioner sammenlignet med de ikke-konstruerede bakterier.

Bakteriel biodistribution
Bakteriel biodistribution: Bioluminescensbilleder viser fordelingen af ​​manipulerede bakterier i forskellige musemodeller. Hvide pile viser placeringen af ​​bakteriel injektion, sorte pile viser bakteriel translokation efter administration af IPTG. (Med høflighed: CC BY 4.0/Nat. Biotechnol. 10.1038/s41587-022-01244-y)

I tumorbærende mus muliggjorde iCAP også translokation af terapeutiske bakterier til flere distale tumorer i hele kroppen, med øget handel sammenlignet med naturlige bakterier. Derudover førte levering af en EcN iCAP-konstruktion konstrueret til at producere et antitumortoksin til en reduktion i tumorvækst hos musene, hvilket demonstrerer dens terapeutiske effektivitet.

Tal Danino, seniorforfatter af denne undersøgelse, planlægger nu yderligere at udforske brugen af ​​iCAP og andre bakteriebaserede terapier for at fremskynde klinisk oversættelse i fremtiden.

Stillingen Kræftdræbende bakterier undslipper immunsystemet dukkede først på Fysik verden.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden