חיידקים וירוסים מתחייבים למטרות סרטן

חוקרים בקולומביה הנדסה בנו טיפול סרטן הגורם לחיידקים ונגיפים לעבוד כצוות. במחקר שפורסם היום ב הטבע הנדסה ביו -רפואיתמעבדת המערכות הביולוגיות הסינתטיות מראה כיצד המערכת שלהם מסתירה נגיף בתוך חיידק המחפש גידולים, מבריחים אותה מעבר למערכת החיסון ומשחררת אותו בתוך גידולים סרטניים.

הפלטפורמה החדשה משלבת את הנטייה של החיידקים למצוא ולתקוף גידולים עם העדפתו הטבעית של הנגיף להדבק ולהריגת תאים סרטניים. טל דנינו, פרופסור חבר להנדסה ביו -רפואית בקולומביה הנדסה, הוביל את מאמץ הצוות ליצור את המערכת, שנקראת Cappsid (קיצור לפעילות מתואמת של פרוקריוטה ופיקורורוס למסירה תוך תאית בטוחה). צ'רלס מ. רייס, מומחה לוויראולוגיה באוניברסיטת רוקפלר, שיתף פעולה עם צוות קולומביה.

כיוונו לשפר את הטיפול בסרטן החיידקים בכך שאפשר לחיידקים לספק ולהפעיל נגיף טיפולי ישירות בתוך תאי הגידול, ואילו אמצעי הגנה הנדסיים להגביל התפשטות נגיפית מחוץ לגידול. "

ג'ונתן פבון, מועמד MD/PhD בקולומביה, מחבר עופרת משותפת

החוקרים מאמינים כי טכנולוגיה זו – שתוקפה בעכברים – מייצגת את הדוגמה הראשונה לשיתוף פעולה מהונדס ישירות בין חיידקים לנגיפים למיקוד סרטן.

הגישה משלבת את האינסטינקט של החיידקים ללימודים בגידולים עם כישרון הנגיף להדבקה והרג תאים סרטניים. "על ידי גישור על הנדסת חיידקים עם וירולוגיה סינתטית, המטרה שלנו היא לפתוח דרך לעבר טיפולים רב-אורגניזם שיכולים להשיג הרבה יותר מכפי שכל מיקרוב יחיד יכול להשיג לבד", אומר זכרי ס. זינגר, סופר משותף וחוקר פוסט-דוקטורט לשעבר במעבדה של טל דנינו.

"זו ככל הנראה הפלטפורמה המתקדמת והרומן הטכנית ביותר שלנו עד כה", אומר דנינו, המזוהה גם במרכז הסרטן המקיף של הרברט אירווינג במרכז הרפואי אירווינג באוניברסיטת קולומביה והמכון למדעי הנתונים של קולומביה.

מתגנב מעבר למערכת החיסון

אחד המכשולים הגדולים ביותר בטיפול בנגיף האונקוליטי הוא מערכת ההגנה של הגוף עצמו. אם לחולה יש נוגדנים כנגד הנגיף – מהזיהום או החיסון הקודם – נוגדנים אלה יכולים לנטרל אותו לפני שהוא מגיע לגידול. צוות קולומביה הציג את הבעיה על ידי תביעת הנגיף בתוך חיידקים המחפשים גידולים.

"החיידקים משמשים כגלימת בלתי נראות, מסתירים את הנגיף מנוגדנים המסתובבים ומעבירה את הנגיף למקום בו הוא נחוץ", אומר זינגר.

פאבון אומר כי אסטרטגיה זו חשובה במיוחד לוירוסים שאנשים כבר נחשפים אליהם בחיי היומיום.

"המערכת שלנו מדגימה כי ניתן להשתמש בחיידקים לפתיחת נגיף אונקוליטי לטיפול בגידולים מוצקים בחולים שפיתחו חסינות לנגיפים אלה", הוא אומר.

מיקוד לגידול

חצי החיידק של המערכת הוא סלמונלה טיפימוריוםמין הנודד באופן טבעי לסביבה בעלת חמצן נמוך, עשיר בתזונה בתוך גידולים. ברגע שהחיידקים פולשים לתאי סרטן ומשחררים את הנגיף ישירות אל פנים הגידול.

"תכנתנו את החיידקים כדי לשמש כסוס טרויאני על ידי העברת ה- RNA הנגיפי לגידולים ואז להתנשא ישירות בתוך תאי סרטן כדי לשחרר את הגנום הנגיפי, שעלול להתפשט בין תאי סרטן", אומר זינגר.

על ידי ניצול האינסטינקטים הבינלאומיים של החיידקים ויכולתו של הנגיף לשכפל בתוך תאי סרטן, החוקרים יצרו מערכת מסירה שיכולה לחדור לגידול ולהתפשט בכל רחביו- אתגר שהגביל את גישות חיידקים ונגיף בלבד.

הגנה מפני זיהומים בורחים

דאגה מרכזית בכל טיפול בנגיף חי הוא שליטה על התפשטותו מעבר לגידול. המערכת של הצוות פתרה את הבעיה עם טריק מולקולרי: וודא שהנגיף לא יכול להתפשט ללא מולקולה היא יכולה להגיע רק מהחיידקים. מכיוון שהחיידקים נשארים בגידול, רכיב חיוני זה (המכונה פרוטאז) אינו זמין בשום מקום אחר בגוף.

"חלקיקים נגיפיים הניתנים להפצה יכולים להיווצר רק בסביבת חיידקים, הנדרשים לספק מכונות מיוחדות חיוניות להתבגרות נגיפית בנגיף המהונדס, ומספקים תלות סינתטית בין חיידקים", אומר זינגר. אמצעי הגנה מוסיף שכבה שנייה של שליטה: גם אם הנגיף בורח מהגידול, הוא לא יתפשט ברקמות בריאות.

"מדובר במערכות כמו אלה – מכוונות במיוחד לשיפור הבטיחות של טיפולים חיים אלה – שיהיו חיוניים לתרגום ההתקדמות הללו למרפאה", אומר זינגר.

מחקר נוסף ויישומים קליניים

פרסום זה מסמן צעד משמעותי לקראת הפיכת סוג זה של מערכת חיידקים-וירוס לזמינה ליישומים קליניים עתידיים.

"כרופא-מדען, המטרה שלי היא להכניס תרופות חיות למרפאה", אומר פאבון. "כעת מתבצעות מאמצים לתרגום קליני לתרגום הטכנולוגיה שלנו מהמעבדה."

דנינו, רייס, זינגר ופאבן הגישו בקשת פטנט (WO2024254419A2) עם משרד הפטנטים והסימנים המסחריים בארה"ב הקשורים לעבודה זו.

במבט קדימה, הצוות בודק את הגישה במגוון רחב יותר של סרטן, תוך שימוש בסוגי גידולים שונים, דגמי עכברים, וירוסים ועומסים, עם עין לפתח "ערכת כלים" של טיפולים ויראליים שיכולים לחוש ולהגיב לתנאים ספציפיים בתא. הם גם מעריכים כיצד ניתן לשלב מערכת זו עם זני חיידקים שכבר הוכיחו בטיחות במחקרים קליניים.