«Плащ-невидимка» скрывает убивающие рак бактерии от иммунной системы
Ученые, изучающие новый, но многообещающий способ лечения рака, разработали тип «плаща-невидимки», который помогает искусственным бактериям проникать через иммунную защиту организма. Результатом является лучшая доставка противораковых препаратов и уменьшение опухолей у мышей, и ученые надеются, что этот подход может решить проблемы токсичности, которые до сих пор преследовали эти методы.
Традиционные формы лечения рака — лучевая терапия, химиотерапия и иммунотерапия — имеют свои сильные стороны, когда дело доходит до борьбы с опухолями, и то, что известно как терапевтические бактерии, может привнести в эти методы свой собственный набор навыков.
Бактерии сами по себе могут оказывать сильное противоопухолевое действие, но генная инженерия может позволить им приобретать совершенно новые возможности, включая высвобождение определенных соединений или использование сильнодействующих противораковых препаратов.
Однако при использовании бактерий для этой цели возникает ряд проблем, главной из которых является проблема токсичности. Живые бактерии могут быстро размножаться в организме, и, поскольку иммунная система организма воспринимает их как угрозу, слишком большое их количество может вызвать сильную воспалительную реакцию.
«В клинических испытаниях было показано, что эта токсичность является критической проблемой, ограничивающей количество бактерий и ставящим под угрозу эффективность терапии», — сказал Джасын Хан из Колумбийского университета, один из руководителей исследования. «Некоторые испытания пришлось прекратить из-за сильной интоксикации».
Решение проблемы токсичности будет означать поиск (или разработку) бактерий, которые могут обойти иммунную систему организма и безопасно добраться до опухоли, чтобы реализовать свой противораковый потенциал.
Команда ученых добилась новых успехов в этой области, обратившись к полимерам сахара, называемым капсульными полисахаридами (CAP), которые естественным образом покрывают поверхности бактерий и защищают их от иммунных атак.
«Мы взломали систему CAP пробиотического штамма кишечной палочки Nissle 1917, — сказал Тецухиро Харимото, соавтор исследования. «При CAP эти бактерии могут временно уклоняться от иммунной атаки; без CAP они теряют защиту от инкапсуляции и могут выводиться из организма. Поэтому мы решили попытаться создать эффективный выключатель».
Для этого ученые разработали версию бактерий, включающую небольшую молекулу под названием IPTG, которая изменяет поверхность и влияет на то, как бактерии взаимодействуют с иммунной системой.
По сути, это создает молекулярный «плащ», который инкапсулирует бактерии и предотвращает иммунные атаки, а путем точной настройки количества IPTG ученые обнаружили, что можно контролировать, как долго бактерии выживают в крови.
«Что действительно интересно в этой работе, так это то, что мы можем динамически управлять системой», — сказал Таль Данино, один из руководителей исследования. «Мы можем регулировать время, в течение которого бактерии выживают в крови человека, и увеличивать максимально переносимую дозу бактерий».
Ученые называют свое создание индуцируемым CAP, или iCAP, и на моделях опухолей мышей они продемонстрировали, что его можно использовать для увеличения переносимой дозы бактерий в 10 раз.
Со временем IPTG изнашивался, а iCAP терял свой защитный покров, что позволяло безопасно удалять его в других частях тела, чтобы свести к минимуму токсические побочные эффекты. Затем ученые разработали версию iCAP, которая производит противоопухолевый токсин, который, как было показано, уменьшал размеры опухолей в моделях колоректального рака и рака молочной железы более эффективно, чем в контрольном эксперименте.
«Бактериальная терапия рака обладает уникальными преимуществами по сравнению с традиционной лекарственной терапией, такими как эффективное нацеливание на опухолевую ткань и программируемое высвобождение лекарств», — говорят исследователи.
«Потенциальная токсичность ограничивает ее полный потенциал. Подход к маскировке, представленный в нашей работе, может решить эту критическую проблему».