Kankerdodende bacteriën ontwijken het immuunsysteem PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Kankerdodende bacteriën ontwijken het immuunsysteem

Tijdstempel: 23 mei 2022 10:00 uur

Bacteriële therapieën, waarbij levende bacteriën worden gebruikt om medicijnen of andere ladingen af ​​te leveren om kankercellen te doden, zouden een alternatieve behandeling kunnen bieden voor een breed scala aan vormen van kanker. Wanneer bacteriën het menselijk lichaam infiltreren, brengt het immuunsysteem een ​​gevechtsmechanisme tegen de vreemde substantie in werking, waarbij de nasleep van dergelijke gebeurtenissen afhankelijk is van de kracht van de bacterie. Sommige probiotische bacteriën, zoals Escherichia coli Nissle 1917 (EcN), gemakkelijk weerstand bieden aan de verdedigingslinies van het immuunsysteem. Dit zou problematisch kunnen zijn als dergelijke bacteriën worden overwogen voor therapeutische toepassingen.

Levende bacteriën kunnen zo worden ontworpen dat ze zich terugtrekken tegen het immuunsysteem, wat twee mogelijke uitkomsten tot gevolg heeft: een compromis in het immuunsysteem na de toediening van bacteriën; en de levende bacteriën die toxiciteit veroorzaken voor de gastheercellen. De afgelopen tien jaar hebben onderzoekers de vermindering van de toxiciteit van levende bacteriën onderzocht door de delen van de bacterie die toxiciteit kunnen veroorzaken genetisch te verwijderen; maar dit kan leiden tot ongewenste mutaties in de bacterie zelf en kan de therapeutische werkzaamheid aanzienlijk verminderen.

Afstembare oppervlaktemodulatie
Afstembare oppervlaktemodulatie: Programmeerbare inkapseling zorgt ervoor dat bacteriën de immuunaanval kunnen ontwijken. (Met dank: CC BY 4.0/Nat. Biotechnologie. 10.1038/s41587-022-01244-y)

Een team van ingenieurs uit Columbia University heeft nu een effectieve aanpak bepaald om de afgifte van levende, gemanipuleerde bacteriën in cellen te verbeteren, terwijl de integriteit van de bacterie behouden blijft en de toxiciteit tot een minimum wordt beperkt. Rapporteren van hun bevindingen in Nature Biotechnologybeschrijven de onderzoekers een manier om gemanipuleerde bacteriën te coaten met een induceerbaar kapselpolysacharide (iCAP) dat op een slimme manier reageert wanneer het in het lichaam wordt afgeleverd.

Kapsulaire polysacharide (CAP) is een laag watermoleculen die het oppervlak van natuurlijke bacteriën bedekt en fungeert als schild tegen buitenlandse infecties. Door CAP om te zetten in iCAP kunnen de onderzoekers programmeerbare externe stimuli toepassen die de gemanipuleerde bacteriën in staat stellen een immuunaanval te ontwijken, een aanzienlijke tijd in de gastomgeving te overleven en een aanvaardbare therapeutische dosis af te geven.

Het begeleiden van de bacteriën

Kankercellen beschikken over een natuurlijk vermogen om het immuunsysteem te omzeilen, wat een van de belangrijkste kenmerken van kanker is. Omdat er ook gemanipuleerde bacteriën nodig zijn om de aanval van het immuunsysteem te ontwijken, wordt het richten van bacteriën op tumoren een enorme taak, waarbij een zeer geavanceerd ontwerp nodig is om adequate lokalisatie van de bacteriën in de tumoren mogelijk te maken.

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

De onderzoekers maakten gebruik van synthetische gencircuits om dynamisch te controleren hoe de bacteriën omgaan met hun omgeving met behulp van de iCAP. Naast bescherming tegen omgevingsdruk en het vormen van een barrière voor de bacteriewand, speelt CAP ook een belangrijke rol bij het waarnemen van immuunreacties. Om de CAP-expressie te controleren, introduceerden de auteurs een inductor van kleine moleculen, genaamd IPTG. Inductie van CAP met IPTG moduleerde de interacties van de bacterie met circulerende antimicrobiële stoffen, bacteriofagen, zuren en het immuunsysteem van de gastheer.

Het iCAP-systeem voor kankertoepassingen

Terwijl bacteriële therapieën voor kanker zich blijven ontwikkelen, lijkt het ontwikkelen van een robuust systeem voor het doden van alle tumoren misschien onoverkomelijk. Als uitgangspunt hebben de onderzoekers echter aangetoond dat het iCAP-systeem de therapeutische toediening in muismodellen kan controleren.

Om de werkzaamheid van iCAP te onderzoeken, onderzochten de onderzoekers eerst de bacteriële levensvatbaarheid in menselijk volbloed. Ze ontdekten dat de gemanipuleerde bacteriën aanzienlijk langer overleefden dan bacteriën met natuurlijke CAP. Bovendien observeerden ze, na toediening van iCAP-bacteriën aan muizen, lagere ontstekingsreacties vergeleken met de niet-gemanipuleerde bacteriën.

Bacteriële biodistributie
Bacteriële biodistributie: Bioluminescentiebeelden tonen de distributie van gemanipuleerde bacteriën in verschillende muismodellen. Witte pijlen geven de locatie van bacteriële injectie weer, zwarte pijlen tonen bacteriële translocatie na toediening van IPTG. (Met dank: CC BY 4.0/Nat. Biotechnologie. 10.1038/s41587-022-01244-y)

Bij tumordragende muizen maakte iCAP ook de translocatie van therapeutische bacteriën naar meerdere distale tumoren door het hele lichaam mogelijk, met een toegenomen handel in vergelijking met natuurlijke bacteriën. Bovendien leidde de levering van een EcN iCAP-construct dat was ontwikkeld om een ​​antitumortoxine te produceren tot een vermindering van de tumorgroei bij de muizen, wat de therapeutische werkzaamheid ervan aantoont.

Tal Danino, senior auteur van deze studie, is nu van plan om het gebruik van iCAP en andere op bacteriën gebaseerde therapieën verder te onderzoeken om de klinische vertaling in de toekomst te versnellen.

De post Kankerdodende bacteriën ontwijken het immuunsysteem verscheen eerst op Natuurkunde wereld.

Tijdstempel:

Meer van Natuurkunde wereld