توانایی برنامه ریزی سلول های زنده برای رفتارهای خاص در شرایط خاص، فرصت های جدید در پزشکی ایجاد کرده است. یک مثال آن مطالعه اخیرروی موش هاست که در آن محققان باکتری ها را برای مبارزه با سرطان برنامه ریزی کرده اند.
بعضی از تومورها رشد و گسترش می یابند زیرا سلول های آنها سیگنال “من را نخورید” صادر میکنند که باعث می شود سیستم ایمنی بدن آنها را تنها بگذارد. سلولهای توموری که سیگنال را ارسال نمی کنند، دربرابر ماکروفاژها و دیگر سلول های ایمنی که می توانند آنها را جذب و هضم کنند آسیب پذیر هستند.
در حال حاضر، دانشمندان دانشگاه کلمبیا در شهر نیویورک نشان داده اند که میتوانیم باکتری را برنامه ریزی کنیم تا سیگنال “من را نخورید” را خاموش کرده و و منجر به پاسخ ایمنی ضد تومور شود.
این رویکرد، نمونه ای از زیست شناسی مصنوعی است، که بخشی نوظهور است که در آن درمان های پزشکی که بیشتر از بسیاری از روش های مولکولی موثر و خاص هستند بررسی میشوند .
در یک مقاله اخیر Nature Medicine، محققان چگونگی برنامه ریزی باکتری ها و استفاده از آنها برای کوچک شدن تومور و افزایش بقا در مدل موش لنفوم را توضیح دادند.
آنها متوجه شدند که درمان نه تنها تومورهای تزریقی را کاهش داد، بلکه تومورهای دیررس یا ثانویه ومتاستاز نیز پاسخ دادند.
تل دانینو، استادیار مهندسی پزشکی در دانشگاه کلمبیا، می گوید: “دیدن پاسخ تومورهای درمان نشده همراه با درمان ضایعات اولیه یک کشف غیر منتظره بود.”
مثالی از اثر” abscopal”
دانینو می گوید که آنچه که شاهد آن بودیم، نخستین نمود “اثرabscopal” در درمان سرطان است که از باکتریها استفاده می کند.
وی افزود: “این به این معنی است که ما قادر خواهیم بود باکتری ها را به صورت موضعی به سمت تومورهای ابتدایی بکشانیم و سپس سیستم ایمنی بدن را تحریک کنیم تا تومورها و متاستاز هایی را پیدا کند که هنوز برای تشخیص با تصویربرداری و یا روش های دیگر بسیار کوچک اند.”
در درمان سرطان،”اثرabscopal” توانایی تحریک یک پاسخ ضد تومور است که سلول های سرطانی را به دور از هدف اصلی (باکتری) تخریب می کند.
سلول هایی که سیگنال های “من را نخورید” را ارسال می کنند ، نه تنها در تومورها بلکه در بافت های سالم نیز متداول اند. این مسئله برای توسعه دهندگان ایمنوتراپی که این سیگنال را هدف قرار می دهند چالش برانگیزاست.
دانینو و همکارانش این چالش را با برنامه ریزی باکتری ها برطرف کردند ، به طوری که با برنامه ریزی آنها فقط سیگنال خاموش کردن خودرا فقط زمانی که احساس می کردند در ریز محیط تومور بودند آزاد میکردند.
E. coli با نانو ذرات کدگذاری شده
وسیله برنامه ریزی یک نانو ذره کدگذاری شده بود و باکتری که مورد استفاده قرار گرفتیک گونه غیر پاتوژن اشرشیا کولی بود.
در تومور، باکتری E.coli به بخشهای مرده یا سلول های درحال مرگ نفوذ می کنند.
این تیم باکتری ها راطوری برنامه ریزی کردند که بسیارحساس باشند، به این معنی که هنگامی که آنها به یک تعداد خاص رسیدند، بمیرند و از خود نانو ذرات کدگذاری شده را آزاد کنند.
این استراتژی باکتری ها رااز نفوذ به بافت های دیگر و خاموش کردن سیگنال “من را نخورید” در آنها نگه میدارد. با این حال اندازه کافی ازسلول های باکتری برای شروع یک جمعیت جدید و ایجاد چرخه تکراری تحویل دارو به تومورباقی ماندند.
تیم پیش از این نیزاستراتژی تحویل دارو را در کار قبلیشان نشان داده اند.
در مطالعه جدید، آنها نشان دادند که می توان صورت انتخابی سیگنال های”من را نخورید” در سلول های سرطانی را با هدف قرار دادن CD47، پروتئینی که سیگنال را ارسال می کند خاموش کرد.
استفاده ازسلول های T نفوذی به تومور
تیم ادامه دادند که درمانشان کار می کند زیرا دو چیز را انجام می دهد:
- اول اینکه حضور باکتری های زنده موجب التهاب موضعی در تومور می شود و سیستم ایمنی را احضار می کند.
- دومین چیزی که درمان را انجام می دهد، سلول های ایمنی تحریک شده مانند ماکروفاژها هستند که سلول های تومور را از بین می برند زیرا درمان CD47 آنها را که سیگنال “من را نخورید” صادر میکند راخاموش می کند. به نوبه خود، این پاسخ ایمنی، سلول های T وارد شده به تومور را تحریک میکند که بعدابه متاستاز های دور مهاجرت می کنند.
محققان در ادامه گفتند که یافته ها مفهوم اثر” abscopal” را اثبات میکند که توسط ایمونوتراپی با باکتری های مهندسی شده ایجاد شده است و نتیجه گیری می کنند:
بنابراین، باکتری های مهندسی شده میتواند برای تحویل ایمن و موضعی نانو ذرات کدگذاری شده برای ايمنی درمانی استفاده شود که منجر ایمنی ضد توموری می شود .
آنها در حال حاضر ایمنی و کارآیی روش را با انواع دیگر سرطان در موشها آزمایش می کنند. پس از آن، آنها امیدوارند که به آزمایشات بالینی روی انسان انجام دهند.
