"Mikroba Trojan": Bakteria Menyembunyikan Virus Oncolytic dari Sistem Imun dan Melancarkannya Terus ke dalam Tumor

Virus onkolitik boleh membunuh sel-sel kanser, tetapi selalunya tidak berkuasa melawan… imuniti kita: meneutralkan antibodi memintas virus dalam darah, menghalangnya daripada mencapai tumor. Pasukan dari Columbia Engineering telah mencadangkan penyelesaian yang bijak: sembunyikan virus di dalam bakteria yang dengan sendirinya mencari dan mengisi tumor. Dalam Kejuruteraan Bioperubatan Alam, mereka mempersembahkan platform CAPPSID - "Aktiviti Terkoordinasi Prokaryote dan Picornavirus untuk Penghantaran Intraselular Selamat". Bakteria Salmonella typhimurium menghasilkan RNA virus onkolitik Senecavirus A (SVA) dan melepaskannya ke dalam sel tumor, dari mana virus itu berlepas dan merebak, kekal tidak kelihatan kepada antibodi yang beredar. Dalam tikus imunokompeten, "halangan" seperti itu menekan pertumbuhan tumor dan berfungsi walaupun dengan imuniti antivirus sedia ada.

Latar belakang kajian

Virus onkolitik telah lama dianggap sebagai "ubat mereplikasi diri": mereka memilih sel kanser, mereplikasi di dalamnya, dan mencetuskan tindak balas imun terhadap tumor. Tetapi pendekatan itu mempunyai halangan sistemik yang berterusan - penghantaran. Apabila diberikan secara intravena, virus dengan cepat dipintas dengan meneutralkan antibodi dan unsur-unsur sistem imun semula jadi, beberapa zarah "melekat" di hati dan limpa, dan hanya sebahagian kecil mencapai tumor yang padat dan tidak meresap dengan baik. Oleh itu, banyak protokol klinikal terpaksa menghadkan diri mereka kepada suntikan intratumoral, yang menyempitkan julat petunjuk dan menjadikannya sukar untuk merawat pelbagai fokus.

Selari dengan virus, satu lagi cabang agen antitumor "hidup" berkembang - bakteria kejuruteraan. Strain Salmonella yang lemah, E. coli, Listeria, dll. menunjukkan tumorotropisme: mereka mudah mengisi zon tumor hipoksik dan boleh berfungsi sebagai pembawa untuk penghantaran tempatan sitotoksin, sitokin atau kaset genetik. Tetapi terapi bakteria bertindak secara tempatan dan dihadkan oleh skala penjajahan: sukar untuk mencapai sel di luar "sarang bakteria", dan keselamatan dan kebolehkawalan sentiasa berada di bawah kawalan ketat pengawal selia.

Dengan latar belakang ini, idea untuk menggabungkan kekuatan kedua-dua dunia kelihatan logik. Sebelum ini, percubaan dibuat untuk "melindungi" virus dengan polimer, menyembunyikannya dalam sel pembawa (contohnya, sel stem mesenchymal), menggunakan eksosom - semua pendekatan ini memintas sebahagian antibodi, tetapi merumitkan pengeluaran dan kawalan. Bakteria dapat secara bebas mencari tumor dan menghantar "kargo" jauh ke dalam tisu; jika mereka diajar untuk melancarkan virus terus di dalam sel tumor, adalah mungkin untuk memintas "payung anti-udara" imun sistemik dan pada masa yang sama mengembangkan kawasan yang terjejas di luar koloni kerana penyebaran virus selanjutnya.

Kunci kepada terjemahan ialah kawalan keselamatan. Virus onkolitik telanjang dalam bakteria secara teorinya boleh "menjadi liar." Itulah sebabnya platform moden membina fius berbilang peringkat: RNA virus disintesis dan dikeluarkan hanya dalam sel tumor, dan pemasangan penuh virion dibuat bergantung pada "kunci" — protease tertentu atau faktor lain yang hanya dibekalkan oleh bakteria. Akibatnya, virus itu kekal sebagai "penumpang buta" sehingga ia mencapai sasaran; sistem imun tidak melihatnya dalam aliran darah; ia dilancarkan dengan cara yang disasarkan, dan kebarangkalian penyebaran yang tidak terkawal dikurangkan. Ini adalah strategi yang dibangunkan oleh kerja baharu itu, menunjukkan bahawa "bakteria kurier" boleh menghantar picornovirus oncolytic dengan pasti kepada tumor dan menghidupkannya di tempat ia benar-benar diperlukan.

Bagaimana ia berfungsi

• Bakteria-pencemar. Kejuruteraan S. typhimurium secara semula jadi mencapai tumor dan mampu menembusi sel-sel kanser. Di dalamnya, ia menyalin RNA virus (termasuk genom SVA penuh) menggunakan promoter tertentu.
• "Pencetus" autolitik. Bakteria diprogramkan untuk melisiskan dalam sitoplasma sel tumor dan pada masa yang sama membebaskan RNA virus dan enzim tambahan. Virus ini memulakan kitaran replikasi dan menjangkiti sel-sel jiran.
• Kawalan keselamatan. Virus ini diubah suai lagi: untuk memasang virion matang, ia memerlukan "kunci" protease (contohnya, TEV protease), yang hanya dibekalkan oleh bakteria. Ini mengehadkan penyebaran yang tidak terkawal.
• "Perisai" daripada antibodi. Walaupun RNA virus "dibungkus" dalam bakteria, antibodi meneutralkan dalam darah tidak melihatnya, yang membantu penghantaran ke tumor.

Apa yang ditunjukkan oleh eksperimen

• Dalam budaya: CAPPSID mencetuskan jangkitan SVA sepenuhnya dan penyebaran virus di kalangan sel yang tidak dijangkiti bakteria (termasuk pada saluran kanser paru-paru neuroendokrin H446).
• Pada tikus, pentadbiran intratumoral dan intravena CAPPSID menghalang pertumbuhan tumor dan membenarkan replikasi virus yang mantap; dalam sesetengah model, tumor SCLC subkutaneus telah dihapuskan sepenuhnya.
• "Imuniti bunyi" imun: sistem berfungsi walaupun dengan kehadiran antibodi peneutral kepada SVA: bakteria menghantar genom ke tumor, dan virus itu dilancarkan "di belakang garis pertahanan."
• Kawalan penyebaran: Pergantungan bersyarat virus pada protease bakteria membenarkannya mengehadkan bilangan kitaran jangkitan di luar sel asal - lapisan tambahan kawalan keselamatan.

Mengapa ini penting (dan bagaimana ia berbeza daripada pendekatan konvensional)

Virus onkolitik klasik mengalami dua masalah: antibodi memintas mereka dalam darah, dan penyebaran sistemik membawa risiko ketoksikan. Bakteria yang direka bentuk, sebaliknya, menyukai tumor, tetapi bertindak secara tempatan dan mempunyai masa yang sukar untuk "mencapai" pinggiran neoplasma. CAPPSID menggabungkan kekuatan kedua-dua dunia:

• penghantaran melalui bakteria → peluang lebih tinggi untuk mencapai tumor, memintas antibodi;
• virus di dalam → menjangkiti sel jiran dan meluaskan kawasan tindakannya melepasi koloni bakteria;
• "Fius" terbina dalam dalam bentuk virus yang memerlukan protease bakteria mengurangkan risiko penyebaran yang tidak terkawal.

Butiran teknikal

• Dalam Salmonella, promoter pulau patogenik SPI-1/SPI-2 telah direkrut untuk mengaktifkan transkripsi RNA virus dan protein lisis (HlyE, φX174 E) dengan tepat pada masa dan tempat yang betul.
• Mereka menguji kedua-dua replika (RNA yang menguatkan diri tetapi tidak merebak) dan SVA penuh, yang lebih berkesan untuk mengembangkan lesi melalui jangkitan semula.
• Protease TEV digunakan sebagai "kunci luaran" kepada pemasangan virion: tanpanya, virus "tidak matang."

Had dan soalan untuk rujukan masa hadapan

• Buat masa ini, ini adalah praklinikal: sel, tikus imunokompeten, set terhad model tumor; model orthotopic dan toksikologi GLP berada di hadapan.
• Penilaian menyeluruh tentang keselamatan bakteria semasa pentadbiran sistemik dan rintangan "fius" terhadap pelarian mutasi virus diperlukan (penulis sudah meletakkan pilihan tapak hirisan yang mengurangkan kemungkinan pembalikan).
• Klinik sebenar memerlukan strain dengan keselamatan yang terbukti (contohnya derivatif Salmonella yang dilemahkan manusia) dan kombinasi yang difikirkan dengan baik dengan imunoterapi.

Apakah maksudnya esok?

• 'Ubat hidup' baru untuk tumor pepejal di mana penghantaran adalah kesesakan utama.
• Pemperibadian sasaran virus: SVA menunjukkan tropisme untuk tumor neuroendokrin; secara teorinya, platform boleh digunakan semula untuk picornavirus atau replika onkolitik yang lain.
• Pengurangan penggunaan zarah virus dan risiko kesan sampingan sistemik akibat pelancaran tempatan di tapak jangkitan.

Kesimpulan

Jurutera telah mengubah bakteria menjadi "kapsid hidup" yang menyembunyikan virus daripada antibodi, menghantarnya ke tumor, dan menyediakan kunci untuk melancarkannya dengan selamat ke dalam. Pada tikus, ini menyekat pertumbuhan tumor dan memintas imuniti antivirus — langkah seterusnya ialah mengesahkan keselamatan dan kebolehsesuaian platform dalam perjalanan ke ujian klinikal.

Sumber: Penyanyi ZS, Pabón J., Huang H., et al. Bakteria yang direka bentuk melancarkan dan mengawal virus onkolitik. Nature Biomedical Engineering (dalam talian 15 Ogos 2025). doi: 10.1038/s41551-025-01476-8.