Cercetătorii americani au proiectat bacterii ca vaccinuri personalizate împotriva cancerului care activează sistemul imunitar pentru a căuta și distruge în mod specific celulele canceroase.
Cercetătorii de la universitatea americană Columbia au creat bacterii probiotice care educă sistemul imunitar să distrugă celulele canceroase, deschizând astfel calea pentru o nouă clasă de vaccinuri împotriva cancerului care profită de proprietățile naturale ale bacteriilor de a viza tumorile, scrie News.ro.
31 octombrie - Maratonul de Educație Financiară
5 noiembrie - Gala Profit – Povești cu Profit... Made in Romania
14 noiembrie - Maratonul Agriculturii
Aceste vaccinuri microbiene împotriva cancerului pot fi personalizate pentru a ataca tumora primară și metastazele fiecărui individ și pot chiar preveni recidivele viitoare.
În studiile efectuate pe modele de șoareci cu cancer colorectal avansat și melanom, vaccinul bacterian a supraîncărcat sistemul imunitar pentru a suprima creșterea – sau, în multe cazuri, a elimina – cancerele primare și metastatice, neafectând părțile sănătoase ale corpului.
Descoperirile au fost publicate la miercuri în revista Nature.
Vaccinul bacterian s-a dovedit a mult mai eficient decât vaccinurile terapeutice împotriva cancerului pe bază de peptide care au fost utilizate în numeroase studii clinice anterioare privind cancerul.
„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”, spune într-un comunicat dr. Andrew Redenti, student doctorand la Colegiul Vagelos de medicină și chirurgie, din cadrul Universității Columbia, care a contribuit la studiu.
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 proiectare a bacterilor din studiu.
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 dezvolta terapii mai eficiente care stimulează propriul sistem imunitar al pacientului să detecteze și să ucidă celulele canceroase”, spune Nicholas Arpaia, profesor asociat de microbiologie și imunologie în cadrul Colegiului Vagelos, care a condus cercetarea.
„Pe măsură ce continuăm să integrăm optimizări suplimentare ale siguranței prin programare genetică suplimentară, ne apropiem de momentul testării acestei terapii la pacienți”, adaugă el.
Bacteriile ca tratament împotriva cancerului
Bacteriile au fost utilizate în tratamentul cancerului încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea, când dr. William Coley, care era chirurg la Spitalul New York, a observat regresia tumorală la un subset de pacienți cu tumori inoperabile injectate cu bacterii.
Bacteriile sunt folosite și astăzi 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 folosite în acest fel, bacteriile nu controlează sau nu direcționează de obicei cu precizie răspunsul imunitar 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 Nicholas Arpaia
Stimularea, în siguranță, a mai multor părți ale sistemului imunitar
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 – 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 fie lăsate în pace.
Datorită naturii sistemului bacterian și a modificărilor genetice suplimentare concepute de oamenii de știință, aceste terapii bacteriene împotriva cancerului depășesc simultan și mecanismele imunosupresoare folosite de tumori pentru a bloca sistemul imunitar.
Aceste modificări genetice sunt, de asemenea, concepute pentru a bloca capacitatea înnăscută a bacteriilor de a se sustrage atacurilor imunitare. Ca măsură de siguranță, asta înseamnă că bacteriile modificate pot fi ușor recunoscute și eliminate de sistemul imunitar și sunt eliminate rapid din organism dacă nu găsesc tumora.
Atunci când au fost testate pe șoareci, cercetătorii au constatat că aceste vaccinuri bacteriene împotriva cancerului, programate în mod 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 tumoră.
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, ceea ce sugerează că vaccinul ar putea avea capacitatea de a preveni revenirea cancerului la pacienții în remisie.
Terapie personalizată
La oameni, 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 din neoantigenii identificați, precum și alți factori imunomodulatori. Atunci când sunt perfuzate la pacientul ale cărui tumori urmează să fie tratate, bacteriile se vor îndrepta spre tumori, 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 în continuare dezvoltarea metastazelor.
Întrucât fiecare tumoră are propriul set de neoantigeni, imunoterapia va fi personalizată pentru fiecare pacient.
„Durata până la tratament va depinde în primul rând de cât timp este nevoie pentru a secvenția tumora. Apoi trebuie doar să producem tulpinile bacteriene, ceea ce poate fi destul de rapid. Bacteriile pot fi mai simplu de fabricat decât alte platforme de vaccinare”, explică prof. Tal Danino, specialist în inginerie biomedicală și profesor la facultatea politehnică din cadrul Universității Columbia, și el unul dintre conducătorii studiului.
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 odată și să evite răspunsul imunitar”, completează prof. Arpaia.
Cercetătorii cred că această abordare ar putea reuși 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 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”, a adăugat prof. Arpaia.
