Cercetătorii au creat bacterii care educă sistemul imunitar pentru a distruge cancerul

Cercetătorii de la Columbia au creat bacterii probiotice care educă sistemul imunitar să distrugă celulele canceroase, deschizând astfel oportunitatea pentru o nouă clasă de vaccinuri împotriva cancerului care profită de proprietățile naturale ale bacteriilor de a ținti tumorile.

Aceste vaccinuri microbiene împotriva cancerului pot fi personalizate pentru a ataca tumoarea primară și metastazele fiecărui individ și pot chiar preveni recidivele viitoare.

În studiile care au folosit modele de șoareci cu cancer colorectal avansat și melanom, vaccinul bacterian a supraîncărcat sistemul imunitar pentru a suprima creșterea cancerelor primare și metastatice – sau, în multe cazuri, pentru a le elimina. Toate acestea, fără să afecteze părțile sănătoase ale corpului.

Recomandări

Când va intra ultima tranșă de bani pe cardurile sociale din 2024. Ce schimbări aduce anul…

Data la care intră pensiile pe card în decembrie 2024. Ce se întâmplă cu cei care…

Vaccinul bacterian s-a dovedit a fi deosebit de mai eficient decât vaccinurile terapeutice împotriva cancerului pe bază de peptide care au fost utilizate în numeroase studii clinice anterioare privind cancerul, se arată în studiul publicat de Universitatea Columbia.

„Avantajul important al sistemului nostru este capacitatea sa unică de a restructura și activa coordonat toate brațele sistemului imunitar pentru a induce un răspuns imun antitumoral productiv. Credem că acesta este motivul pentru care sistemul funcționează atât de bine în modele avansate de tumori solide care au fost deosebit de dificil de tratat cu alte imunoterapii”, a declarat Andrew Redenti, un student MD/PhD la Colegiul Vagelos de medici și chirurgi de la Universitatea Columbia, care a contribuit la conducerea studiului.

„Efectul net este că vaccinul bacterian este capabil să controleze sau să elimine creșterea tumorilor primare sau metastatice avansate și să prelungească supraviețuirea în modelele de șoareci”, spune Jongwon Im, doctorand la Universitatea Columbia, care a contribuit la conducerea aspectelor de inginerie bacteriană ale studiului.

Vaccinul bacterian este personalizat pentru fiecare tumoră.

„Fiecare cancer este unic – celulele tumorale adăpostesc mutații genetice distincte care le deosebesc de celulele sănătoase normale. Prin programarea bacteriilor care direcționează sistemul imunitar să vizeze aceste mutații specifice cancerului, putem concepe terapii mai eficiente care stimulează sistemul imunitar propriu al pacientului să detecteze și să ucidă celulele canceroase”, spune Nicholas Arpaia, PhD, profesor asociat de microbiologie și imunologie la Vagelos College of Physicians and Surgeons din cadrul Universității Columbia, care a condus cercetarea împreună cu Tal Danino, PhD, profesor asociat de inginerie biomedicală la Columbia’s School of Engineering.

„Pe măsură ce continuăm să integrăm optimizări suplimentare ale siguranței prin programare genetică suplimentară, ne apropiem de punctul de testare a acestei terapii pe pacienți”, adaugă Arpaia.

Bacteriile, folosite ca tratament al cancerului

Bacteriile au fost utilizate în tratamentul cancerului încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea, când William Coley, chirurg la New York Hospital, a observat regresia tumorală la unii pacienți ale căror tumori inoperabile au fost injectate cu bacterii. Bacteriile sunt utilizate și în prezent ca terapie la pacienții cu cancer de vezică urinară în stadiu incipient.

Cercetătorii știu acum că unele bacterii pot migra în mod natural către tumori și le pot coloniza, unde se pot dezvolta în mediul adesea lipsit de oxigen și pot provoca local un răspuns imunitar. Dar utilizate în acest fel, bacteriile nu controlează sau nu direcționează de obicei cu precizie răspunsul imun pentru a ataca cancerul.

„Aceste calități nu conferă bacteriilor suficientă putere pentru a stimula răspunsuri imune capabile să distrugă o tumoare, dar reprezintă un bun punct de plecare pentru construirea unui nou domeniu al terapiei împotriva cancerului”, spune Arpaia.

Cum acționează bacteriile modificate împotriva celulelor canceroase

Noul sistem începe cu o tulpină probiotică de bacterii E. coli. Cercetătorii au efectuat apoi multiple modificări genetice pentru a controla cu precizie modul în care bacteriile interacționează cu sistemul imunitar și îl educă pentru a induce distrugerea tumorii.

Bacteriile modificate codifică proteine țintă – numite neoantigene – care sunt specifice cancerului tratat. Aceste neoantigene transmise de bacterii antrenează sistemul imunitar să vizeze și să atace celulele canceroase care exprimă aceleași proteine. Neoantigenii sunt utilizați ca ținte tumorale, astfel încât celulele normale, care nu au aceste proteine de marcare a cancerului, să nu fie afectate. Datorită naturii sistemului bacterian și a modificărilor genetice suplimentare concepute de oamenii de știință, aceste terapii bacteriene împotriva cancerului depășesc, de asemenea, mecanismele imunosupresoare utilizate de tumori pentru a bloca sistemul imunitar.

Ca măsură de siguranță, modificările genetice sunt, de asemenea, concepute pentru a bloca capacitatea înnăscută a bacteriilor de a se sustrage atacurilor imunitare împotriva lor. Aceasta înseamnă că bacteriile modificate pot fi ușor recunoscute și eliminate de sistemul imunitar și sunt eliminate rapid din organism dacă nu găsesc tumoarea.

Bacteriile împotriva cancerului, teste pe șoareci

Atunci când au fost testate pe șoareci, cercetătorii au constatat că aceste vaccinuri bacteriene împotriva cancerului, programate complex, recrutează o gamă largă de celule imunitare care atacă celulele tumorale, prevenind în același timp răspunsurile care, în mod normal, ar suprima atacurile imunitare dirijate de tumori.

Vaccinul bacterian a redus, de asemenea, creșterea cancerului atunci când a fost administrat șoarecilor înainte ca aceștia să dezvolte tumori și a împiedicat reapariția acelorași tumori la șoarecii care fuseseră vindecați, sugerând că vaccinul ar putea avea capacitatea de a preveni revenirea cancerului la pacienții care au suferit o remisiune.

Terapie personalizată cu vaccinul bacterian anti-cancer

În cazul oamenilor, primul pas în crearea acestor vaccinuri microbiene ar fi secvențierea cancerului unui pacient și identificarea neoantigenilor săi unici cu ajutorul bioinformaticii. Apoi, bacteriile ar fi modificate pentru a produce cantități mari de neoantigene identificate, precum și alți factori imunomodulatori.

Atunci când sunt perfuzate la pacientul ale cărui tumori urmează să fie tratate, bacteriile se vor îndrepta spre tumori, se vor simți ca acasă și își vor produce și livra constant încărcătura de „medicamente” modificate. Odată activat de vaccinul bacterian, sistemul imunitar ar fi determinat să elimine celulele canceroase care s-au răspândit în organism și să prevină dezvoltarea metastazelor în continuare.

Deoarece fiecare tumoră are propriul set de neoantigeni, imunoterapia ar fi personalizată pentru fiecare pacient.

„Timpul până la tratament va depinde în primul rând de cât timp este nevoie pentru a secvenția tumora. Apoi trebuie doar să fabricăm tulpinile bacteriene, ceea ce poate fi destul de rapid. Bacteriile pot fi mai simplu de fabricat decât alte platforme de vaccinare”, spune Danino.

De asemenea, bacteriile sunt concepute pentru a contracara capacitatea cancerului de a suferi mutații rapide și de a se sustrage tratamentului.

„Deoarece platforma noastră ne permite să livrăm atât de mulți neoantigeni diferiți, teoretic devine dificil pentru celulele tumorale să piardă toate aceste ținte deodată și să evite răspunsul imunitar”, a explicat Arpaia.

Cercetătorii consideră că abordarea lor ar putea avea succes acolo unde vaccinurile anterioare împotriva cancerului nu au reușit. În cazul acestora din urmă, în timp ce răspunsurile imune împotriva neoantigenilor tumorali pot fi induse, modularea directă a mediului tumoral imunosupresor nu este realizată la un asemenea nivel.

„Bacteriile permit, de asemenea, administrarea unei concentrații mai mari de medicamente decât poate fi tolerată atunci când acești compuși sunt administrați sistemic în întregul organism. Aici, putem limita administrarea direct la tumoră și putem modula local modul în care stimulăm sistemul imunitar”, spune Arpaia.

Sursa foto: Shutterstock.