"Trojanski mikrob": Bakterije skrivaju onkolitički virus od imunološkog sustava i lansiraju ga izravno u tumore

Onkolitički virusi mogu ubiti stanice raka, ali su često nemoćni protiv... našeg imuniteta: neutralizirajuća antitijela presreću viruse u krvi, sprječavajući ih da dođu do tumora. Tim iz Columbia Engineeringa predložio je pametno rješenje: sakriti virus unutar bakterije koja sama pronalazi i naseljava tumor. U časopisu Nature Biomedical Engineering predstavili su platformu CAPPSID - "Koordinirana aktivnost prokariota i pikornavirusa za sigurnu intracelularnu dostavu". Bakterija Salmonella typhimurium proizvodi RNA onkolitičkog virusa Senecavirus A (SVA) i oslobađa je unutar tumorske stanice, odakle virus polijeće i širi se, ostajući nevidljiv za cirkulirajuća antitijela. Kod imunokompetentnih miševa takav "zakašljavajući mehanizam" potisnuo je rast tumora i djelovao čak i uz postojeći antivirusni imunitet.

Pozadina studije

Onkolitički virusi dugo su se smatrali "samoreplicirajućim lijekovima": oni odabiru stanice raka, repliciraju se unutar njih i pokreću imunološki odgovor protiv tumora. No, pristup ima trajnu sistemsku barijeru - dostavu. Kada se primjenjuju intravenozno, viruse brzo presreću neutralizirajuća antitijela i elementi urođenog imunološkog sustava, neke čestice "zalijepe se" u jetri i slezeni, a samo mali dio dospije u gusti, slabo perfuzirani tumor. Stoga su mnogi klinički protokoli prisiljeni ograničiti se na intratumoralne injekcije, što sužava raspon indikacija i otežava liječenje višestrukih žarišta.

Paralelno s virusima, razvila se još jedna grana „živih“ antitumorskih sredstava – inženjerske bakterije. Oslabljeni sojevi Salmonella, E. coli, Listeria itd. pokazuju tumorotropizam: lako naseljavaju hipoksične tumorske zone i mogu poslužiti kao nosači za lokalnu dostavu citotoksina, citokina ili genetskih kazeta. No, bakterijska terapija djeluje lokalno i ograničena je razmjerom kolonizacije: teško je doći do stanica izvan „bakterijskih gnijezda“, a sigurnost i upravljivost uvijek su pod strogim nadzorom regulatora.

U tom kontekstu, ideja kombiniranja snaga oba svijeta čini se logičnom. Prije su se pokušavali virusi "zaštititi" polimerima, sakriti ih u stanicama nosačima (na primjer, mezenhimalne matične stanice), koristiti egzosome - svi ti pristupi djelomično zaobilaze antitijela, ali kompliciraju proizvodnju i kontrolu. Bakterije su sposobne samostalno pronaći tumor i isporučiti "teret" duboko u tkivo; ako ih se nauči lansirati virus izravno unutar tumorske stanice, moguće je zaobići sistemski imunološki "protuzračni kišobran" i istovremeno proširiti zahvaćeno područje izvan kolonije zbog daljnjeg širenja virusa.

Ključ translacije je kontrola sigurnosti. Goli onkolitički virus u bakteriji teoretski bi mogao "podivljati". Zato moderne platforme grade višerazinske spojeve: virusna RNA sintetizira se i oslobađa samo u tumorskoj stanici, a potpuno sastavljanje viriona ovisi o "ključu" - specifičnoj proteazi ili drugom faktoru koji osigurava samo bakterija. Kao rezultat toga, virus ostaje "slijepi putnik" dok ne dođe do cilja; imunološki sustav ga ne vidi u krvotoku; lansira se na ciljani način, a vjerojatnost nekontroliranog širenja je smanjena. To je strategija koju razvija novi rad, pokazujući da "kurirska bakterija" može pouzdano dostaviti onkolitički pikornovirus tumoru i uključiti ga tamo gdje je stvarno potreban.

Kako funkcionira

• Pronalazač bakterija. Inženjeringom S. typhimurium prirodno doseže tumor i sposoban je prodrijeti u stanice raka. Unutra transkribira virusnu RNA (uključujući SVA genom pune duljine) koristeći određene promotore.
• Autolitički "okidač". Bakterija je programirana da se lizira u citoplazmi tumorske stanice i istovremeno oslobađa virusnu RNA i pomoćni enzim. Virus započinje ciklus replikacije i inficira susjedne stanice.
• Sigurnosna kontrola. Virus je dodatno modificiran: za sastavljanje zrelih viriona potreban mu je proteazni "ključ" (na primjer, TEV proteaza), koji osigurava samo bakterija. To ograničava nekontrolirano širenje.
• "Štit" od antitijela. Dok je virusna RNA "upakirana" u bakterijama, neutralizirajuća antitijela u krvi je ne vide, što pomaže u dostavi do tumora.

Što su eksperimenti pokazali

• U kulturi: CAPPSID je izazvao potpunu SVA infekciju i širenje virusa među stanicama koje nisu zaražene bakterijom (uključujući i H446 neuroendokrine linije raka pluća).
• Kod miševa je intratumoralna i intravenska primjena CAPPSID-a inhibirala rast tumora i omogućila snažnu replikaciju virusa; u nekim modelima, potkožni tumori SCLC-a bili su potpuno eradicirani.
• Imunološki „imunitet na buku“: sustav je radio čak i u prisutnosti neutralizirajućih antitijela na SVA: bakterije su dostavile genom tumoru, a virus je lansiran „iza linije obrane“.
• Kontrola širenja: Uvjetna ovisnost virusa o bakterijskoj proteazi omogućila mu je ograničavanje broja ciklusa infekcije izvan izvorne stanice - dodatni sloj sigurnosne kontrole.

Zašto je ovo važno (i kako se razlikuje od konvencionalnih pristupa)

Klasični onkolitički virusi pate od dva problema: antitijela ih presreću u krvi, a sistemsko širenje nosi rizike toksičnosti. Naprotiv, sintetizirane bakterije vole tumore, ali djeluju lokalno i teško im je "doseći" periferiju neoplazme. CAPPSID kombinira snage oba svijeta:

• dostava putem bakterija → veća je vjerojatnost dosezanja tumora, zaobilazeći antitijela;
• virus unutra → inficira susjedne stanice i širi svoje područje djelovanja izvan bakterijske kolonije;
• Ugrađeni "osigurač" u obliku virusa koji zahtijeva bakterijsku proteazu smanjuje rizik nekontroliranog širenja.

Tehnički detalji

• Kod Salmonele, promotori patogenih otoka SPI-1/SPI-2 regrutirani su za preciznu aktivaciju transkripcije virusne RNA i proteina lize (HlyE, φX174 E) u pravo vrijeme i na pravom mjestu.
• Testirali su i replikone (samoumnožavajuću, ali nešireću RNA) i SVA pune duljine, koja je bila učinkovitija u širenju lezije putem reinfekcije.
• TEV proteaza korištena je kao "vanjski ključ" za sastavljanje viriona: bez nje virus "ne sazrijeva".

Ograničenja i pitanja za buduću upotrebu

• Za sada je ovo predklinička studija: stanice, imunokompetentni miševi, ograničen skup tumorskih modela; ortotopski modeli i GLP toksikologija su pred nama.
• Potrebna je temeljita procjena sigurnosti bakterija tijekom sistemske primjene i otpornosti „osigurača“ na mutacijsko bijeg virusa (autori već propisuju izbor mjesta incizije koja smanjuju mogućnost reverzija).
• Prava klinika će zahtijevati sojeve s dokazanom sigurnošću (npr. derivate humane atenuirane salmonele) i dobro osmišljenu kombinaciju s imunoterapijom.

Što bi ovo moglo značiti sutra?

• Novi 'živi lijekovi' za solidne tumore gdje je isporuka glavno usko grlo.
• Personalizacija virusnih ciljeva: SVA pokazuje tropizam za neuroendokrine tumore; teoretski, platforma bi se mogla prenamijeniti za druge onkolitičke pikornaviruse ili replikone.
• Smanjenje konzumacije virusnih čestica i rizika od sistemskih nuspojava zbog lokalnog lansiranja na mjestu infekcije.

Zaključak

Inženjeri su bakterije pretvorili u „živu kapsidu“ koja skriva virus od antitijela, dostavlja ga tumoru i pruža ključ za njegovo sigurno lansiranje unutra. Kod miševa to ograničava rast tumora i zaobilazi antivirusni imunitet - sljedeći korak je potvrditi sigurnost i prilagodljivost platforme na putu do kliničkih ispitivanja.

Izvor: Singer ZS, Pabón J., Huang H. i dr. Stvorene bakterije pokreću i kontroliraju onkolitički virus. Nature Biomedical Engineering (online 15. kolovoza 2025.). doi: 10.1038/s41551-025-01476-8.