Kreftdrepende bakterier unnslipper immunsystemet

Bakterielle terapier, der levende bakterier brukes til å levere medikamenter eller andre nyttelaster for å drepe kreftceller, kan gi en alternativ behandling for et bredt spekter av kreftformer. Når bakterier infiltrerer menneskekroppen, utløser immunsystemet en kampmekanisme mot det fremmede stoffet, med kjølvannet av slike hendelser avhengig av styrken til bakterien. Men noen probiotiske bakterier, som f.eks Escherichia coli Nissle 1917 (EcN), motstår enkelt immunsystemets forsvarslinjer. Dette kan være problematisk hvis slike bakterier vurderes for terapeutiske anvendelser.

Levende bakterier kan konstrueres for å sparke tilbake mot immunsystemet, noe som resulterer i to potensielle utfall: et kompromiss i immunsystemet etter levering av bakterier; og de levende bakteriene som forårsaker toksisitet til vertscellene. I løpet av det siste tiåret har forskere utforsket reduksjonen av toksisitet fra levende bakterier ved genetisk å slette de delene av bakterien som kan forårsake toksisitet; men dette kan føre til uønskede mutasjoner i selve bakterien og kan redusere den terapeutiske effekten betydelig.

Et team av ingeniører fra Columbia University har nå bestemt en effektiv tilnærming for å forbedre leveringen av levende konstruerte bakterier inn i cellene, samtidig som bakteriens integritet opprettholdes og toksisitet minimeres. Rapportere funnene sine i Nature Biotechnology, beskriver forskerne en måte å belegge konstruerte bakterier med et induserbart kapselpolysakkarid (iCAP) som reagerer på en smart måte når de leveres inn i kroppen.

Kapselpolysakkarid (CAP) er et lag av vannmolekyler som dekker overflaten av naturlige bakterier og fungerer som et skjold mot fremmede infeksjoner. Ved å konvertere CAP til iCAP, kunne forskerne bruke programmerbar ekstern stimulans som gjør det mulig for de konstruerte bakteriene å unngå immunangrep, overleve en betydelig varighet i vertsmiljøet og levere en tolerabel terapeutisk dose.

Veilede bakteriene

Kreftceller har en naturlig evne til å unnslippe immunsystemet, som er et av de viktigste kjennetegnene på kreft. Siden konstruerte bakterier også kreves for å unngå immunangrep, blir målretting av bakterier mot svulster en herkulær oppgave, som krever et svært sofistikert design for å muliggjøre tilstrekkelig lokalisering av bakteriene i svulstene.

Forskerne utnyttet syntetiske genkretser for å dynamisk kontrollere hvordan bakteriene samhandler med omgivelsene ved hjelp av iCAP. I tillegg til å beskytte mot miljøbelastninger og danne en barriere for bakterieveggen, har CAP også blitt rapportert å spille viktige roller i sensing av immunresponser. For å kontrollere CAP-uttrykk introduserte forfatterne en liten molekyl-induktor kalt IPTG. Induksjon av CAP med IPTG modulerte bakterienes interaksjoner med sirkulerende antimikrobielle midler, bakteriofager, syrer og vertens immunsystem.

iCAP-systemet for kreftapplikasjoner

Mens bakteriell behandling for kreft fortsetter å utvikle seg, kan det virke uoverkommelig å utvikle et robust system for å drepe alle svulster. Som et utgangspunkt viste imidlertid forskerne at iCAP-systemet kan kontrollere den terapeutiske leveringen i musemodeller.

For å undersøke effekten av iCAP, undersøkte forskerne først den bakterielle levedyktigheten i menneskelig fullblod. De fant at de konstruerte bakteriene overlevde betydelig lenger enn bakterier med naturlig CAP. Videre, etter å ha administrert mus med iCAP-bakterier, observerte de lavere inflammatoriske responser sammenlignet med de ikke-konstruerte bakteriene.

Hos svulstbærende mus muliggjorde iCAP også translokasjon av terapeutiske bakterier til flere distale svulster i hele kroppen, med økt menneskehandel sammenlignet med naturlige bakterier. I tillegg førte levering av en EcN iCAP-konstruksjon konstruert for å produsere et antitumortoksin til en reduksjon i tumorvekst hos musene, noe som demonstrerte dens terapeutiske effekt.

Tal Danino, seniorforfatter av denne studien, planlegger nå å utforske bruken av iCAP og andre bakteriebaserte terapier for å akselerere klinisk oversettelse i fremtiden.

Innlegget Kreftdrepende bakterier unnslipper immunsystemet dukket først på Fysikkens verden.

• Myntsmart. Europas beste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. FRI TILGANG.
• CryptoHawk. Altcoin Radar. Gratis prøveperiode.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/cancer-killing-bacteria-evade-the-immune-system/