Kesehatan

Memprogram Bakteri untuk Melawan Kanker

Kemampuan untuk memprogram sel-sel hidup untuk berperilaku dengan cara tertentu dalam kondisi tertentu menciptakan peluang baru dalam kedokteran.

Beberapa tumor berkembang dan menyebar karena sel-sel mereka mengirimkan sinyal “jangan makan saya” yang membuat sistem kekebalan meninggalkan mereka sendirian. Sel-sel tumor yang tidak mengirim sinyal rentan terhadap makrofag dan sel-sel kekebalan lain yang dapat menelan dan mencernanya.

Sekarang, para ilmuwan dari Universitas Columbia di kota New York telah menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk memprogram bakteri untuk mematikan sinyal jangan makan saya dan menginduksi respon imun anti tumor.

Pendekatan ini adalah contoh dari biologi sintetis, bidang yang muncul di mana perawatan medis menjanjikan lebih efektif dan spesifik daripada banyak metode molekuler.

Dalam makalah Nature Medicine baru-baru ini , para peneliti menggambarkan bagaimana mereka memprogram bakteri dan menggunakannya untuk mengecilkan tumor dan meningkatkan kelangsungan hidup dalam model limfoma tikus .

Mereka melihat bahwa perawatan tidak hanya mengecilkan tumor yang mereka suntikkan, tetapi juga tumor yang jauh, sekunder, atau metastasis, juga merespons.

“Melihat respon tumor yang tidak diobati bersamaan dengan perawatan lesi primer adalah penemuan yang tidak terduga,” kata co-senior penulis Tal Danino, asisten profesor teknik biomedis di Universitas Columbia.

Contoh efek abscopal

Danino menyatakan bahwa apa yang mereka saksikan adalah demonstrasi pertama dari “efek abscopal” dalam pengobatan kanker yang menggunakan bakteri.

“Ini berarti,” tambahnya, “bahwa kita akan dapat merekayasa bakteri ke tumor utama secara lokal, dan kemudian merangsang sistem kekebalan untuk mencari tumor dan metastasis yang terlalu kecil untuk dideteksi dengan pencitraan atau pendekatan lain.

Dalam terapi kanker, efek abscopal adalah kemampuan untuk memprovokasi respon anti-tumor dengan menghancurkan sel-sel kanker yang jauh dari target utama.

Sel-sel yang mengirim sinyal ‘jangan makan saya’ umum tidak hanya pada tumor tetapi juga pada jaringan sehat. Ini menghadirkan tantangan bagi pengembang imunoterapi yang menargetkan sinyal.

 
Bakteri yang dapat diprogram menginduksi regresi tumor yang tahan lama dan kekebalan antitumor sistemik. Sumber: Nature Medicine

Danino dan rekannya menghadapi tantangan ini dengan memprogram bakteri sehingga mereka hanya melepaskan muatan pembungkaman sinyal ketika mereka bisa merasakan berada dalam “lingkungan mikro tumor”.

E. coli dengan nanobodi yang dikodekan

Senjata itu sendiri dalam bentuk “nanobody yang dikodekan,” dan bakteri yang mereka gunakan adalah ” strain Escherichia coli non-patogen .”

Pada tumor, bakteri E. coli berkembang biak di inti nekrotik, atau kantong sel yang sekarat.

Tim memprogram bakteri untuk menjadi quorum-sensing, yang berarti bahwa ketika mereka mencapai ukuran populasi tertentu, mereka mati dan melepaskan muatan mereka dari nanobody yang dikodekan.

Strategi ini menghentikan bakteri menembus jaringan lain dan membungkam sinyal ”jangan makan saya” di sel mereka. Namun, itu juga meninggalkan cukup sel bakteri untuk memulai populasi baru, mengatur siklus berulang pengiriman obat dalam tumor.

Tim sudah menunjukkan strategi pemberian obat seperti itu dalam penelitian sebelumnya.

Dalam studi baru, mereka menunjukkan bahwa hal ini juga dapat secara selektif mematikan sinyal “jangan makan saya” dalam sel kanker dengan menargetkan CD47, protein yang mengirimkan sinyal.

Priming sel T infiltrasi tumor

Tim menyarankan agar pengobatan bekerja karena dua hal. Pertama, keberadaan bakteri hidup menginduksi peradangan lokal dalam tumor. Ini memanggil sistem kekebalan tubuh.

Hal kedua yang dilakukan pengobatan adalah memicu sel-sel kekebalan tubuh, seperti makrofag, karena mematikan sinyal jangan makan saya pada CD47. Pada gilirannya, respons imun ini memicu “sel T infiltrasi tumor” yang kemudian bermigrasi ke metastasis jauh.

Para peneliti menyarankan bahwa temuan ini adalah “bukti konsep untuk efek abscopal yang disebabkan oleh imunoterapi bakteri yang direkayasa,” dan menyimpulkan:”Jadi, bakteri yang direkayasa dapat digunakan untuk pengiriman muatan imunoterapi yang aman dan lokal yang mengarah pada kekebalan anti-tumor sistemik.”

Mereka sudah menguji keamanan dan efektivitas metode ini dengan jenis kanker lainnya pada tikus. Setelah itu, mereka berharap untuk melanjutkan ke uji klinis pada manusia.