Lập trình vi khuẩn để chống lại ung thư
Khả năng lập trình các tế bào sống hoạt động theo những cách cụ thể trong những điều kiện nhất định đang tạo ra những cơ hội mới trong y học. Một nghiên cứu trên chuột gần đây, trong đó các nhà nghiên cứu đã lập trình vi khuẩn để giúp chống lại ung thư là một ví dụ.
Một số khối u phát triển và lây lan do các tế bào của chúng phát ra tín hiệu “đừng ăn thịt tôi” khiến hệ thống miễn dịch để chúng yên. Các tế bào khối u không gửi tín hiệu dễ bị đại thực bào và các tế bào miễn dịch khác có thể nhấn chìm và tiêu hóa chúng.
Giờ đây, các nhà khoa học từ Đại học Columbia ở thành phố New York đã chỉ ra rằng có thể lập trình vi khuẩn tắt tín hiệu không ăn thịt tôi và tạo ra phản ứng miễn dịch chống khối u.
Phương pháp này là một ví dụ về sinh học tổng hợp, một lĩnh vực mới nổi trong đó các phương pháp điều trị y tế hứa hẹn sẽ hiệu quả và cụ thể hơn nhiều phương pháp phân tử.
Trong một gần đây Y học tự nhiên trên giấy, các nhà nghiên cứu mô tả cách họ lập trình vi khuẩn và sử dụng chúng để thu nhỏ khối u và tăng khả năng sống sót trong mô hình chuột bị ung thư hạch.
Họ thấy rằng phương pháp điều trị không chỉ thu nhỏ các khối u mà họ đã tiêm, mà cả các khối u ở xa, thứ phát hoặc di căn, cũng có tác dụng.
Đồng tác giả cao cấp Tal Danino, một trợ lý giáo sư về kỹ thuật y sinh tại Đại học Columbia, cho biết: “Nhìn thấy các khối u không được điều trị đáp ứng cùng với việc điều trị các tổn thương ban đầu là một khám phá bất ngờ.
Ví dụ về hiệu ứng abscopal
Danino nói rằng những gì họ chứng kiến là minh chứng đầu tiên về “hiệu ứng abscopal” trong điều trị ung thư sử dụng vi khuẩn.
Ông cho biết thêm: “Điều này có nghĩa là chúng tôi sẽ có thể tạo ra vi khuẩn để tạo ra các khối u cục bộ và sau đó kích thích hệ thống miễn dịch tìm ra các khối u và di căn quá nhỏ để có thể phát hiện bằng hình ảnh hoặc các phương pháp tiếp cận khác”.
Trong liệu pháp điều trị ung thư, hiệu ứng abscopal là khả năng gây ra phản ứng chống khối u tiêu diệt các tế bào ung thư ở xa mục tiêu chính.
Các tế bào gửi tín hiệu không ăn thịt tôi không chỉ phổ biến ở các khối u mà còn ở các mô khỏe mạnh. Điều này đặt ra một thách thức đối với các nhà phát triển liệu pháp miễn dịch nhắm vào tín hiệu.
Danino và các đồng nghiệp đã đối mặt với thách thức này bằng cách lập trình vi khuẩn để chúng chỉ giải phóng tải trọng làm im lặng tín hiệu của chúng khi chúng có thể cảm nhận được rằng chúng đang ở trong “vi môi trường khối u”.
E coli với các vật thể nano được mã hóa
Bản thân tải trọng ở dạng "một cơ thể nano được mã hóa" và vi khuẩn mà họ sử dụng là "không gây bệnh Escherichia coli sự căng thẳng, quá tải."
Trong khối u, E coli vi khuẩn sinh sôi trong các lõi hoại tử, hoặc các túi tế bào chết.
Nhóm nghiên cứu đã lập trình vi khuẩn để có thể cảm nhận theo đại số, nghĩa là khi đạt đến một kích thước quần thể nhất định, chúng sẽ chết và giải phóng khối lượng vật thể nano được mã hóa của chúng.
Chiến lược này đã ngăn vi khuẩn xâm nhập vào các mô khác và làm im lặng các tín hiệu không ăn thịt tôi trong tế bào của chúng. Tuy nhiên, nó cũng để lại đủ tế bào vi khuẩn để bắt đầu một quần thể mới, thiết lập các chu kỳ phân phối thuốc lặp lại trong khối u.
Nhóm nghiên cứu đã chứng minh một chiến lược phân phối thuốc như vậy trong công việc trước đó.
Trong nghiên cứu mới, họ đã chỉ ra rằng nó cũng có thể tắt một cách có chọn lọc các tín hiệu không ăn thịt tôi trong các tế bào ung thư bằng cách nhắm mục tiêu CD47, loại protein gửi tín hiệu.
Mồi tế bào T thâm nhiễm khối u
Nhóm nghiên cứu gợi ý rằng phương pháp điều trị hiệu quả bởi vì nó thực hiện hai điều. Đầu tiên, sự hiện diện của vi khuẩn sống gây ra tình trạng viêm cục bộ trong khối u. Điều này triệu tập hệ thống miễn dịch.
Điều thứ hai mà phương pháp điều trị thực hiện là kích hoạt các tế bào miễn dịch, chẳng hạn như đại thực bào, ăn các tế bào khối u vì nó tắt tín hiệu CD47 của chúng không ăn thịt tôi. Đổi lại, phản ứng miễn dịch này tạo ra các nguyên tố "tế bào T thâm nhập vào khối u", sau đó di chuyển đến di căn xa.
Các nhà nghiên cứu gợi ý rằng những phát hiện này là "bằng chứng về khái niệm cho hiệu ứng abscopal gây ra bởi một liệu pháp miễn dịch vi khuẩn được thiết kế" và kết luận:
“Do đó, vi khuẩn đã được thiết kế có thể được sử dụng để phân phối các tải trọng điều trị miễn dịch một cách an toàn và cục bộ dẫn đến khả năng miễn dịch chống khối u toàn thân.”
Họ đã và đang thử nghiệm tính an toàn và hiệu quả của phương pháp này với các loại ung thư khác ở chuột. Sau đó, họ hy vọng sẽ tiến hành thử nghiệm lâm sàng trên người.
