Programmierung von Bakterien zur Krebsbekämpfung
Die Fähigkeit, lebende Zellen so zu programmieren, dass sie sich unter bestimmten Bedingungen auf bestimmte Weise verhalten, eröffnet neue Möglichkeiten in der Medizin. Ein Beispiel ist eine kürzlich durchgeführte Mausstudie, in der Forscher Bakterien zur Bekämpfung von Krebs programmierten.
Einige Tumoren gedeihen und breiten sich aus, weil ihre Zellen ein Signal "Iss mich nicht" aussenden, das das Immunsystem dazu bringt, sie in Ruhe zu lassen. Tumorzellen, die das Signal nicht senden, sind anfällig für Makrophagen und andere Immunzellen, die sie verschlingen und verdauen können.
Jetzt haben Wissenschaftler der Columbia University in New York gezeigt, dass es möglich ist, Bakterien so zu programmieren, dass sie das Signal "Nicht essen" ausschalten und eine Antitumor-Immunantwort auslösen.
Der Ansatz ist ein Beispiel für die synthetische Biologie, ein aufstrebendes Gebiet, in dem medizinische Behandlungen wirksamer und spezifischer sind als viele molekulare Methoden.
In einem neueren Naturmedizin In diesem Artikel beschreiben die Forscher, wie sie Bakterien programmierten und sie verwendeten, um Tumore zu verkleinern und das Überleben in einem Mausmodell für Lymphome zu erhöhen.
Sie sahen, dass die Behandlung nicht nur die von ihnen injizierten Tumoren schrumpfte, sondern auch entfernte, sekundäre Tumoren oder Metastasen ansprach.
"Es war eine unerwartete Entdeckung, dass unbehandelte Tumoren neben der Behandlung primärer Läsionen ansprechen", sagt Tal Danino, Co-Senior-Autor, Assistenzprofessor für biomedizinische Technik an der Columbia University.
Beispiel für einen abskopalen Effekt
Danino gibt an, dass das, was sie gesehen haben, der erste Nachweis eines „abskopalen Effekts“ bei der Krebsbehandlung mit Bakterien war.
"Dies bedeutet", fügt er hinzu, "dass wir Bakterien so konstruieren können, dass sie Tumore lokal auslösen, und dann das Immunsystem dazu anregen, nach Tumoren und Metastasen zu suchen, die zu klein sind, um mit Bildgebung oder anderen Ansätzen erkannt zu werden."
In der Krebstherapie ist der abskopale Effekt die Fähigkeit, eine Antitumorreaktion hervorzurufen, die Krebszellen weit entfernt vom primären Ziel zerstört.
Zellen, die keine Signale senden, fressen mich nicht nur bei Tumoren, sondern auch in gesundem Gewebe. Dies ist eine Herausforderung für Entwickler von Immuntherapien, die auf das Signal abzielen.
Danino und Kollegen haben diese Herausforderung gemeistert, indem sie die Bakterien so programmiert haben, dass sie ihre Nutzlast zur Signalunterdrückung nur dann freigeben, wenn sie spüren können, dass sie sich in der „Tumor-Mikroumgebung“ befinden.
E coli mit codierten Nanokörpern
Die Nutzlast selbst hatte die Form eines „codierten Nanokörpers“, und das von ihnen verwendete Bakterium war ein „nicht pathogener“ Escherichia coli Belastung."
Bei Tumoren E coli Bakterien vermehren sich in nekrotischen Kernen oder Taschen sterbender Zellen.
Das Team programmierte die Bakterien so, dass sie Quorum-Sensing durchführen. Dies bedeutet, dass sie bei Erreichen einer bestimmten Populationsgröße starben und ihre Nutzlast an codierten Nanokörpern freisetzten.
Diese Strategie verhinderte, dass die Bakterien in andere Gewebe eindringen und die Signale, die mich nicht fressen, in ihren Zellen zum Schweigen bringen. Es blieben jedoch auch genügend Bakterienzellen übrig, um eine neue Population zu bilden, wodurch sich wiederholende Zyklen der Arzneimittelabgabe im Tumor gebildet wurden.
Das Team hatte bereits in früheren Arbeiten eine solche Strategie zur Arzneimittelabgabe demonstriert.
In der neuen Studie haben sie gezeigt, dass es auch selektiv abschalten kann, keine Signale in Krebszellen zu essen, indem es auf CD47 abzielt, das Protein, das das Signal sendet.
Priming tumorinfiltrierender T-Zellen
Das Team schlägt vor, dass die Behandlung funktioniert, weil sie zwei Dinge tut. Erstens induziert das Vorhandensein lebender Bakterien eine lokale Entzündung im Tumor. Dies ruft das Immunsystem hervor.
Das zweite, was die Behandlung bewirkt, ist, dass Immunzellen wie Makrophagen die Tumorzellen aufnehmen, weil sie ihr CD47-Signal ausschalten, das mich nicht frisst. Diese Immunantwort löst wiederum „Tumor-infiltrierende T-Zellen“ aus, die dann zu Fernmetastasen wandern.
Die Forscher schlagen vor, dass die Ergebnisse „Proof-of-Concept für einen abskopalen Effekt sind, der durch eine konstruierte bakterielle Immuntherapie induziert wird“, und schließen daraus:
"So können manipulierte Bakterien zur sicheren und lokalen Abgabe von immuntherapeutischen Nutzlasten verwendet werden, die zu einer systemischen Antitumorimmunität führen."
Sie testen bereits die Sicherheit und Wirksamkeit der Methode bei anderen Krebsarten bei Mäusen. Danach hoffen sie, klinische Studien am Menschen durchführen zu können.
