Дуэт, убивающий рак, выслеживает и уничтожает опухоли с удивительной оперативностью

Бактерии могут показаться странным союзником в борьбе с раком.

Но в новом исследовании генно-инженерные бактерии были частью совместной терапии по уменьшению опухолей. У мышей с раком крови, молочной железы или толстой кишки бактерии действовали как маяки для своих партнеров — модифицированных Т-клеток — поскольку они искали и уничтожали опухолевые клетки.

CAR T — название терапии с использованием этих разрушающих рак Т-клеток — представляет собой преобразующий подход. Впервые одобренные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для лечения одного из видов смертельной лейкемии в 2017 году, сейчас существуют шесть процедур доступен для нескольких типов рака крови.

Дублированный «живой наркотик» пионером-исследователем доктором Карлом Джуном из Пенсильванского университета, CAR T начинает аутоиммунные заболевания, травмы сердцаи проблемы с печенью. Он также готов уничтожить стареющие «клетки-зомби», связанные с возрастными заболеваниями и бороться с ВИЧ и другие вирусные инфекции.

Однако, несмотря на свои обещания, CAR T дает сбои в борьбе с солидными опухолями, которые составляют примерно 90 процентов всех видов рака.

«У каждого типа опухоли есть свои маленькие способы уклониться от иммунной системы», — сказал ранее в июне Пенн Медицина Ньюс. «Таким образом, не будет одной универсальной CAR-T-терапии, нацеленной на все типы опухолей».

Удивительно, но бактерии могут заставить Джун пересмотреть свое мнение: новый подход потенциально может стать универсальным средством лечения всех видов солидных опухолей. При введении мышам сконструированные насекомые глубоко проникали в ядра опухолей и с готовностью выделяли синтетическую «метку», привлекающую ближайших солдат CAR T. Молекулярная метка прикрепляется только к областям, непосредственно окружающим опухоль, и защищает здоровые клетки от атак CAR T.

Теоретически сконструированные бактерии могут также проникать в другие типы солидных опухолей, в том числе «скрытные», на которые трудно воздействовать традиционными методами лечения. Вместе новый метод под названием ProCAR — CAR T-клетки, управляемые пробиотиками, — объединяет бактерии и Т-клетки в мощный источник энергии для борьбы с раком.

Он демонстрирует «полезность сконструированных бактерий как нового усовершенствования CAR-Т-клеточной терапии». — сказал Эрик Бресслер и доктор Уилсон Вонг из Бостонского университета, не принимавшие участия в исследовании.

Дважды нажмите

Подождите, что еще за CAR T?

Короче говоря, CAR T-терапия использует Т-клетки, которые были генетически спроектированы для усиления их существующих способностей. Т-клетки уже являются естественными убийцами, которые выслеживают и уничтожают вирусы, бактерии и раковые клетки внутри нашего тела. Они используют клеточные «когти», чтобы захватывать специальные белки на поверхности клеток-мишеней, называемые антигенами, не повреждая близлежащие здоровые клетки.

Но раковые клетки — коварные враги. Их антигены быстро мутируют, чтобы избежать слежки и атак Т-клеток. CAR-T-терапия преодолевает эту защиту, создавая Т-клетки для лучшего поиска и уничтожения своих целей.

Обычно процесс происходит так. Т-клетки извлекаются при заборе крови. Затем ученые встраивают гены в клетки, чтобы создать новый белковый «коготь», способный захватить определенный антиген. Эти сконструированные клетки вводятся обратно в организм пациента, где они выслеживают антиген и уничтожают клетку-мишень. Недавняя работа также исследует возможность прямого редактирования Т-клеток внутри организма.

CAR T сотворил чудеса с ранее неизлечимыми видами рака крови. Но солидные опухоли – это совсем другая история.

Большая проблема – это таргетинг. Многие виды рака крови имеют универсальный антиген, который сигнализирует: «Я рак», что позволяет сравнительно легко сконструировать CAR-T-клетки для их обнаружения.

Солидные опухоли, напротив, содержат широкий спектр антигенов, многие из которых также присутствуют в нормальных тканях, что снижает эффективность CAR-Т-клеток и увеличивает вероятность смертельных побочных эффектов. Хуже того, раковые клетки вырабатывают клееподобные белки, которые создают защитный щит вокруг рака. Барьер, называемый микроокружением опухоли, очень токсичен для CAR Т-клеток. Его низкий уровень кислорода легко разрушает мембраны CAR Т-клеток. Подобно лопнувшим шарикам, клетки выплескивают свое содержимое в окружающие области, вызывая, в свою очередь, воспаление.

Что сможет выжить в этой опухолевой пустоши? Бактерии.

Универсальный антиген

Новое исследование превратило бактерии в троянских коней, которые теоретически могут проникнуть в любую твердую опухоль. Выбранные бактерии, штамм E. палочки, уже используется для облегчения желудочно-кишечных и метаболических проблем. Их легко генетически перепрограммировать, и они могут высвобождать биологические полезные вещества в ядра опухолей, что делает их идеальными кандидатами для «маркировки» рака в CAR T.

Для разработки меток команда разработала белковый антиген, который может прикрепляться к компонентам опухоли и светиться флуоресцентным зеленым светом. Опухоли, покрытые этим дизайнерским антигеном, облегчают их обнаружение и делают их уязвимыми для CAR Т-клеток, предназначенных для их уничтожения.

Затем команда генетически перепрограммировала бактерии, чтобы они высвободили свою антигенную нагрузку, как только они достигнут микроокружения опухоли.

В качестве доказательства концепции система тег-команд снизила рост рака и увеличила выживаемость мышей с агрессивным раком крови. Лечение пробиотиками с нефункциональной меткой не помогло. Мыши, получавшие лечение, с радостью проводили свой день и поддерживали здоровую массу тела, хотя их опухоли уменьшались. Созданные бактерии задерживались возле опухолей как минимум две недели.

Дальнейшие испытания на мышах с раком толстой кишки показали столь же положительные результаты. Доза бактерий, за которой последовали две дозы CAR Т-клеток, уменьшила размер опухоли в четыре раза через 22 дня после лечения.

Еще одна нога вверх

Система работала, но команда не была удовлетворена. Количество вырабатываемого антигена зависит от роста бактерий, в результате чего эффективность метки падает и снижается вместе с бактериальной популяцией.

Чтобы придать системе импульс, команда добавила в бактерии еще одну генетическую цепь, позволяющую им выделять химическое вещество, привлекающее CAR Т-клетки. Усовершенствованный метод уменьшил количество опухолей у мышей с раком молочной железы после двух инъекций в кровоток.

«Сочетание преимуществ бактерий, возвращающих опухоли, и CAR-T-клеток обеспечивает новую стратегию распознавания опухолей, и это закладывает основу для инженерных сообществ живых методов лечения», — сказал автор исследования Роза Винсент из Колумбийского университета.

Эта стратегия может быть особенно эффективной при опухолях без явных антигенов. Однако расширение масштабов этой стратегии потребует некоторых усилий. Раковые опухоли у людей имеют диаметр примерно 0.8 дюйма — примерно три четверти четверти.

Хотя это и низкая оценка для нескольких типов рака, она все же «в 20–40 раз больше, чем опухоли у мышей в этом исследовании», — сказали Брессье и Вонг. Дальнейшие исследования должны будут выяснить, насколько хорошо синтетический антиген распространяется при все более крупных раковых заболеваниях.

Безопасность – еще одна проблема. По сравнению с мышами люди более чувствительны к потенциальным токсинам, вырабатываемым бактериями. На основе предыдущие клинические испытания В случае с модифицированными бактериями решением может стать генная инженерия, направленная на подавление генов, связанных с токсинами.

«Хотя мы все еще находимся на стадии исследований, результаты «могут открыть новые возможности для лечения рака». — сказал автор исследования доктор Таль Данино.

Изображение предоставлено: Цветное изображение Т-клетки, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа / NIAID

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://singularityhub.com/2023/10/17/cancer-killing-duo-hunts-down-and-destroys-tumors-with-surprising-alacrity/