Din cuprinsul articolului
O inovație „Cal Troian” în lupta împotriva cancerului. Cercetătorii americani au creat o terapie anti-cancer revoluționară, care combină bacteriile și virușii pentru a distruge tumorile „din interior spre exterior”. Folosind o strategie inspirată de mitologia antică, echipa de la Columbia Engineering a reușit să ascundă viruși în interiorul bacteriilor care se orientează natural către tumori, permițându-le astfel să treacă neobservați de sistemul imunitar și să atace direct celulele canceroase.
Rezultatele, publicate în prestigioasa revistă Nature Biomedical Engineering, marchează o nouă etapă în biotehnologia terapeutică. Laboratorul de Sisteme Biologice Sintetice de la Columbia a dezvoltat o metodă prin care un virus este „îmbrăcat” în interiorul unei bacterii, care îl transportă în siguranță către celulele tumorale.
Această abordare deschide perspective promițătoare pentru tratamente personalizate în oncologie, mai ales pentru formele de cancer rezistente la terapiile convenționale.
Cum funcționează terapia?
Sistemul inovator profită de avantajele ambelor microorganisme: bacteriile au capacitatea de a localiza și invada tumorile, în timp ce virușii pot infecta și distruge celulele canceroase. Cercetarea, condusă de Tal Danino, profesor asociat de inginerie biomedicală la Columbia Engineering, a produs o platformă numită CAPPSID (Coordinated Activity of Prokaryote and Picornavirus for Safe Intracellular Delivery – Activitate Coordonată a Procariotelor și Picornavirusului pentru Livrare Intracelulară Sigură). Echipa a colaborat strâns cu Charles M. Rice, expert în virologie de la Universitatea Rockefeller și laureat al Premiului Nobel.
„Scopul nostru a fost să îmbunătățim terapia bacteriană a cancerului, permițând bacteriilor să livreze și să activeze un virus terapeutic direct în interiorul celulelor tumorale, în timp ce am proiectat mecanisme de siguranță pentru a limita răspândirea virală în afara tumorii”, explică Jonathan Pabón, doctorand MD/PhD la Columbia și co-autor principal al studiului.
Oamenii de știință subliniază că experimentele lor pe șoareci reprezintă prima demonstrație în care bacteriile și virușii sunt proiectați intenționat să lucreze împreună împotriva cancerului.
Metoda combină instinctul bacteriilor de a localiza tumorile cu precizia virusurilor în distrugerea celulelor canceroase.
„Prin combinarea ingineriei bacteriene cu virologia sintetică, obiectivul nostru este de a deschide o cale către terapii multi-organism care pot realiza mult mai mult decât ar putea realiza un singur microb de unul singur”, afirmă Zakary S. Singer, co-autor principal și fost cercetător postdoctoral în laboratorul lui Tal Danino.
Danino subliniază amploarea inovației:
„Aceasta este, probabil, cea mai avansată și inedită platformă a noastră de până acum”, spune el, amintind că echipa sa este afiliată la Centrul Comprehensiv de Cancer Herbert Irving și la Institutul de Știința Datelor din cadrul Universității Columbia.
Strecurarea pe lângă sistemul imunitar: „mantie de invizibilitate” microbiană
Una dintre cele mai mari provocări în terapia cu viruși oncolitici este sistemul imunitar, care recunoaște și neutralizează rapid virusurile. Echipa de la Columbia a rezolvat această problemă ascunzând virusul în interiorul bacteriilor care caută tumori.
„Bacteriile acționează ca o mantie de invizibilitate, ascunzând virusul de anticorpii circulanți și transportându-l acolo unde este necesar”, explică Singer.
Pabón adaugă: „Sistemul nostru demonstrează că bacteriile pot fi folosite pentru a lansa un virus oncolitic pentru a trata tumorile solide la pacienții care au dezvoltat imunitate la acești viruși.”
Această strategie este deosebit de relevantă pentru virușii comuni, față de care oamenii au anticorpi din infecții sau vaccinări anterioare.
Țintirea tumorii: „Calul Troian” al oncologiei
În experiment, bacteriile folosite au fost Salmonella typhimurium, o specie care migrează în mod natural către regiunile hipoxice (cu oxigen scăzut) din interiorul tumorilor. Odată ajunse acolo, bacteriile invadează celulele canceroase și eliberează virusul direct în centrul tumorii.
„Am programat bacteria să acționeze ca un Cal Troian, transportând ARN-ul viral în tumori și apoi auto-lizându-se direct în interiorul celulelor canceroase pentru a elibera genomul viral, care se poate răspândi ulterior între celulele canceroase”, spune Singer.
Prin această metodă, virusul pătrunde adânc în masa tumorală, ceea ce reprezintă o problemă majoră pentru terapiile clasice. Sistemul creat combină instinctul bacterian de a căuta tumorile cu forța distructivă a virusului, obținând un efect de penetrare și distrugere mult mai eficient.
O temere firească privind terapiile bazate pe viruși vii este răspândirea necontrolată a infecției. Cercetătorii au conceput un mecanism de protecție moleculară care împiedică virusul să se multiplice în afara tumorii. Virusul are nevoie de o moleculă specială – o protează – pe care o poate obține doar din bacteriile gazdă, care rămân în interiorul tumorii.
„Particulele virale capabile de răspândire se pot forma doar în vecinătatea bacteriilor, care sunt necesare pentru a furniza o mașinărie specială esențială pentru maturarea virală în virusul proiectat, asigurând o dependență sintetică între microbi”, explică Singer.
Această dublă barieră de siguranță înseamnă că, dacă virusul părăsește tumora, nu mai poate infecta țesutul sănătos.
„Sistemele ca acestea – orientate în mod specific către îmbunătățirea siguranței acestor terapii vii – vor fi esențiale pentru transpunerea acestor progrese în clinică”, subliniază cercetătorul.
Publicația din Nature Biomedical Engineering marchează un pas crucial către aplicarea clinică a acestei tehnologii hibride bacterie-virus.
„Ca medic-om de știință, scopul meu este să aduc medicamentele vii în clinică”, afirmă Pabón. „Eforturile de transpunere clinică sunt în curs de desfășurare pentru a muta tehnologia noastră din laborator.”
Echipa intenționează să testeze sistemul pe mai multe tipuri de cancer și să dezvolte un set de instrumente terapeutice modulare, capabile să detecteze și să răspundă la condițiile specifice din interiorul celulelor tumorale. De asemenea, se evaluează combinația cu tulpini bacteriene care și-au dovedit deja siguranța în studii clinice umane.
