Η ικανότητα τροποποίησης ζωντανών κυττάρων έτσι ώστε να συμπεριφέρονται με συγκεκριμένο τρόπο στις κατάλληλες περιστάσεις δημιουργεί νέες δυνατότητες στην ιατρική. Ένα παράδειγμα του παραπάνω είναι μία νέα έρευνα σε ποντίκια στην οποία χρησιμοποιήθηκαν ειδικά τροποποιημένα βακτήρια για την αντιμετώπιση του καρκίνου.

Ορισμένα νεοπλάσματα πολλαπλασιάζονται ανενόχλητα και εξαπλώνονται καθώς τα κύτταρά τους εκπέμπουν ένα σήμα που τα προστατεύει από το ανοσοποιητικό σύστημα. Τα νεοπλασματικά κύτταρα που δεν στέλνουν το παραπάνω σήμα είναι ευάλωτα στη δράση των μακροφάγων και άλλων ανοσιακών κυττάρων από τα οποία είναι δυνατό να καταστραφούν.

Μία ομάδα ερευνητών από το Columbia University στη Νέα Υόρκη έδειξε ότι είναι δυνατό να «προγραμματίσουμε» βακτήρια τα οποία απενεργοποιούν το παραπάνω σήμα με αποτέλεσμα να προκαλείται αντινεοπλασματική απόκριση από το ανοσοποιητικό σύστημα.

Η προσέγγιση αυτή αποτελεί παράδειγμα της συνθετικής βιολογίας, ενός νέου πεδίου με θεραπείες πιο αποτελεσματικές και ειδικές σε σχέση με άλλες μοριακές μεθόδους.

Στην έρευνά τους, η οποία δημοσιεύτηκε στο Nature Medicine, οι επιστήμονες περιγράφουν πώς τροποποίησαν τα βακτήρια και στη συνέχεια τα χρησιμοποίησαν για να συρρικνώσουν τα νεοπλάσματα, αυξάνοντας παράλληλα την επιβίωση σε ένα μοντέλο ποντικών με λέμφωμα.

Διαπίστωσαν ότι η προσέγγιση αυτή όχι μόνο μείωσε το μέγεθος των νεοπλασμάτων, αλλά και το μέγεθος των μεταστάσεων που αυτά είχαν δώσει.

«Το γεγονός ότι στη θεραπεία αυτή αποκρίθηκαν και οι μεταστάσεις ήταν μία ευχάριστη έκπληξη», είπε ο Ταλ Ντανίνο, ένας βοηθός καθηγητής βιοϊατρικής τεχνολογίας στο Columbia University.

Παράδειγμα του “Abscopal Effect”

Όπως δήλωσε ο Ντανίνο αυτό που παρατήρησαν ήταν η πρώτη εκδήλωση ενός “abscopal effect” στη θεραπεία του καρκίνου με τη χρήση βακτηρίων.

«Αυτό σημαίνει», πρόσθεσε «ότι μπορούμε να τροποποιήσουμε βακτήρια για να στοχεύουν νεοπλάσματα τοπικά και στη συνέχεια να ενεργοποιηούν το ανοσοποιητικό σύστημα και να αναζητούν νεοπλάσματα και μεταστάσεις που είναι πολύ μικρές για να ανιχνευθούν με τις εξετάσεις απεικόνισης ή άλλες εξετάσεις».

Στη θεραπεία του καρκίνου, το “abscopal effect” είναι η ικανότητα να προκαλείται αντινεοπλασματική απόκριση η οποία καταστρέφει τα καρκινικά κύτταρα μακριά από τον αρχικό στόχο.

Τα κύτταρα που εκπέμπουν τα σήματα που αναφέρθηκαν παραπάνω δεν είναι απαραίτητα νεοπλασματικά, αλλά βρίσκονται και σε υγιείς ιστούς. Αυτό αποτελεί πρόκληση στην ανάπτυξη ανοσοθεραπειών που στοχεύουν τα συγκεκριμένα σήματα.

Ο Ντανίνο και οι συνεργάτες του αντιμετώπισαν την πρόκληση αυτή τροποποιώντας βακτήρια έτσι ώστε να ασκούν τη δράση τους μόνο όταν αισθάνονται ότι βρίσκονται στο μικροπεριβάλλον του νεοπλάσματος.

E. coli με Κωδικοποιημένα Νανοσώματα

Το βακτήριο που χρησιμοποίησαν οι ερευνητές ήταν ένα μη παθογόνο στέλεγχος της E. coli, το οποίο ασκούσε τη δράση του μέσω ενός «κωδικοποιημένου νανοαντισώματος».

Στα νεοπλάσματα, τα βακτήρια E. coli πολλαπλασιάζονται σε νεκρωτικούς πυρήνες, δηλαδή ομάδες νεκρών κυττάρων.

Η ομάδα τροποποίησε τα βακτήρια έτσι ώστε να καταστρέφονται όταν φτάσουν σε ένα συγκεκριμένο πληθυσμό, απελευθερώνοντας τα κωδικοποιημένα νανοσώματα που μεταφέρουν.

Η στρατηγική αυτή δεν επέτρεψε στα βακτήρια να εισέλθουν σε άλλους ιστούς και να επηρεάσουν τα σήματά τους. Ωστόσο, άφησε επίσης αρκετά βακτηριακά κύτταρα για να ξεκινήσουν ένα νέο πληθυσμό, δημιουργώντας έτσι έναν επαναλαμβανόμενο κύκλο απελευθέρωσης του φαρμάκου στο νεόπλασμα.

Οι επιστήμονες είχαν ήδη αναδείξει μία παρόμοια τεχνική μεταφοράς φαρμάκων σε προηγούμενες έρευνές τους.

Στη νέα τους έρευνα, έδειξαν ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να απενεργοποιήσει εκλεκτικά το προστατευτικό σήμα των νεοπλασματικών κυττάρων στοχεύοντας την πρωτεΐνη CD47, η οποία και το παράγει.

Ενισχύοντας τα Τ Λεμφοκύτταρα που Αντιμετωπίζουν τα Νεοπλάσματα

Η ομάδα δήλωσε ότι η θεραπεία είναι αποτελεσματική γιατί έχει διπλή δράση. Αρχικά, η παρουσία των ζωντανών βακτηρίων προκαλεί τοπική φλεγμονή στο νεόπλασμα. Αυτό προσελκύει τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος.

Η δεύτερη δράση της θεραπείας είναι η ενεργοποίηση των ανοσιακών κυττάρων, όπως τα μακροφάγα, τα οποία μπορούν πλέον να καταστρέψουν τα νεοπλασματικά κύτταρα αφού το προστατευτικό σήμα της πρωτεΐνης CD47 δεν είναι πλέον ενεργό. Με τη σειρά της η ανοσιακή αυτή απόκριση ενισχύει τα Τ λεμοφοκύτταρα που αντιμετωπίζουν νεοπλάσματα με αποτέλεσμα τα τελευταία να αντιμετωπίζουν μακρινές μεταστάσεις.

Οι ερευνητές υποστήριξαν ότι η μελέτη τους αποτελεί proof-of-concept ενός “abscopal effect” για τη ανοσοθεραπεία με τροποποιημένα βακτήρια.

Αυτή τη στιγμή εξετάζουν αν η μέθοδος αυτή είναι εξίσου αποτελεσματική και με άλλες μορφές καρκίνου. Αν αυτό επιβεβαιωθεί, τότε θα προχωρήσουν σε κλινικές δοκιμές με ανθρώπους εθελοντές.