Νέα βιοτεχνολογική πλατφόρμα χρησιμοποιεί βακτήρια για να «κρύψει» ιούς μέσα σε όγκους

Μια καινοτόμα προσέγγιση στην αντικαρκινική θεραπεία αναπτύχθηκε από ερευνητές του Columbia Engineering, οι οποίοι δημιούργησαν μια βιοτεχνολογική πλατφόρμα που συνδυάζει τις φυσικές ιδιότητες βακτηρίων και ιών, ώστε να επιτίθενται από κοινού σε καρκινικούς όγκους. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Biomedical Engineering, παρουσιάζει πώς η ερευνητική ομάδα του Tal Danino κατάφερε να «κρύψει» έναν θεραπευτικό ιό μέσα σε ένα βακτήριο που αναζητά όγκους, να τον περάσει απαρατήρητο από το ανοσοποιητικό σύστημα και να τον απελευθερώσει στο εσωτερικό καρκινικών κυττάρων.

Η πλατφόρμα CAPPSID

Το σύστημα ονομάζεται CAPPSID (Coordinated Activity of Prokaryote and Picornavirus for Safe Intracellular Delivery). Ο σχεδιασμός του εκμεταλλεύεται δύο φυσικά φαινόμενα:

1. Την τάση των βακτηρίων — και ειδικά του Salmonella typhimurium — να κατευθύνονται προς τους όγκους, όπου επικρατεί χαμηλό οξυγόνο και υψηλή διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών.

2. Την ικανότητα των ιών να μολύνουν και να καταστρέφουν καρκινικά κύτταρα.

Με αυτόν τον τρόπο, το βακτήριο λειτουργεί σαν «Δούρειος Ίππος» που μεταφέρει το ιικό RNA μέσα στον όγκο και, αφού εισχωρήσει στα καρκινικά κύτταρα, αυτοκαταστρέφεται, απελευθερώνοντας τον ιό για να εξαπλωθεί στα γειτονικά καρκινικά κύτταρα.

Παράκαμψη του ανοσοποιητικού

Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της θεραπείας με ογκοκαταστρεπτικούς ιούς είναι η ανοσολογική εξουδετέρωση. Εάν ο οργανισμός έχει ήδη αντισώματα για τον ιό (από προηγούμενη μόλυνση ή εμβολιασμό), αυτά μπορεί να τον καταστρέψουν πριν φτάσει στον όγκο. Η ομάδα του Columbia ξεπέρασε το εμπόδιο προγραμματίζοντας το βακτήριο να λειτουργεί σαν αόρατος μανδύας, κρύβοντας τον ιό από τα κυκλοφορούντα αντισώματα και μεταφέροντάς τον κατευθείαν στον στόχο. Όπως εξηγεί ο συν-συγγραφέας Jonathan Pabón, η στρατηγική αυτή είναι κρίσιμη για ιούς στους οποίους οι άνθρωποι έχουν ήδη εκτεθεί, καθιστώντας δυνατή τη χρήση τους ακόμη και σε άτομα με προϋπάρχουσα ανοσία.

Στοχευμένη απελευθέρωση στον όγκο

Το Salmonella typhimurium που χρησιμοποιήθηκε έχει φυσική ικανότητα να εντοπίζει και να διεισδύει στους όγκους. Μόλις φτάσει στο εσωτερικό τους, εισβάλλει στα καρκινικά κύτταρα και απελευθερώνει το ιικό γονιδίωμα. Έτσι, η θεραπεία μπορεί να διεισδύσει βαθιά στον ιστό του όγκου, ξεπερνώντας περιορισμούς που συναντούν τόσο οι θεραπείες μόνο με βακτήρια όσο και εκείνες μόνο με ιούς.

Μηχανισμός ασφαλείας

Η χρήση ζωντανών ιών ενέχει πάντα τον κίνδυνο ανεξέλεγκτης εξάπλωσης. Για να το αποτρέψουν, οι ερευνητές προσέθεσαν έναν μοριακό περιορισμό: ο ιός δεν μπορεί να ολοκληρώσει τον κύκλο αναπαραγωγής του χωρίς ένα ένζυμο (πρωτεάση) που του παρέχουν μόνο τα βακτήρια. Δεδομένου ότι τα βακτήρια παραμένουν αποκλειστικά στον όγκο, η απουσία της πρωτεάσης σε υγιείς ιστούς σημαίνει ότι ο ιός δεν μπορεί να εξαπλωθεί εκτός του στόχου. Πρόκειται για μια συνθετική αλληλεξάρτηση μεταξύ βακτηρίου και ιού, που προσθέτει ένα δεύτερο επίπεδο ελέγχου.

Από το εργαστήριο στην κλινική

Το σύστημα δοκιμάστηκε σε πειράματα με ποντίκια και οι ερευνητές το θεωρούν το πρώτο άμεσο παράδειγμα συνεργασίας μεταξύ βακτηρίων και καρκινο-στοχευτικών ιών που έχει σχεδιαστεί βιοτεχνολογικά. Σύμφωνα με τον Pabón, ο στόχος είναι η μελλοντική κλινική εφαρμογή της τεχνολογίας, ενώ ήδη βρίσκονται σε εξέλιξη βήματα για τη μετάβαση από το εργαστήριο στους ασθενείς. Παράλληλα, η ομάδα δοκιμάζει την πλατφόρμα σε διαφορετικούς τύπους καρκίνου, με ποικιλία ιών και «φορτίων» θεραπευτικών μορίων, ώστε να δημιουργηθεί ένα «εργαλειοθήκη» εξατομικευμένων θεραπειών.

Προοπτικές και σημασία

Η καινοτομία του CAPPSID έγκειται στο ότι ενώνει δύο βιολογικά συστήματα που, από μόνα τους, έχουν περιορισμούς, αλλά σε συνεργασία μπορούν να επιτύχουν μεγαλύτερη διείσδυση, στοχευμένη δράση και αυξημένη ασφάλεια. Αν αποδειχθεί αποτελεσματική και ασφαλής στους ανθρώπους, η μέθοδος αυτή θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για νέες μορφές «ζωντανών φαρμάκων» στην ογκολογία. Όπως δηλώνει ο Danino, η σύμπραξη βακτηριακής μηχανικής και συνθετικής ιολογίας ανοίγει προοπτικές για πολυ-οργανισμικές θεραπείες, ικανές να κάνουν πράγματα που κανένας μικροοργανισμός δεν μπορεί να επιτύχει μόνος του.

Η ομάδα έχει ήδη καταθέσει αίτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας για την τεχνολογία (WO2024254419A2) και εξετάζει την ενσωμάτωση βακτηριακών στελεχών που έχουν αποδειχθεί ασφαλή σε κλινικές δοκιμές, ώστε να επιταχυνθεί η πορεία προς την κλινική χρήση. Σε μια εποχή όπου η εξατομικευμένη ιατρική και η βιοτεχνολογία προοδεύουν με ταχύ ρυθμό, η εργασία αυτή δείχνει ότι η συνεργασία διαφορετικών μικροοργανισμών μπορεί να αποτελέσει το κλειδί για θεραπείες που μέχρι σήμερα φάνταζαν αδύνατες.