"Trojas mikrobs": baktērijas slēpj onkolītisko vīrusu no imūnsistēmas un ievada to tieši audzējos

Onkolītiskie vīrusi var iznīcināt vēža šūnas, bet bieži vien ir bezspēcīgi pret… mūsu imunitāti: neitralizējošās antivielas pārtver vīrusus asinīs, neļaujot tiem sasniegt audzēju. Columbia Engineering komanda ir ierosinājusi gudru risinājumu: paslēpt vīrusu baktērijā, kas pati atrod un apdzīvo audzēju. Žurnālā Nature Biomedical Engineering viņi prezentēja CAPPSID platformu — "Prokariotu un pikornavīrusa koordinēta aktivitāte drošai intracelulārai piegādei". Baktērija Salmonella typhimurium ražo onkolītiskā vīrusa Senecavirus A (SVA) RNS un atbrīvo to audzēja šūnā, no kurienes vīruss paceļas un izplatās, paliekot neredzams cirkulējošām antivielām. Imūnkompetentām pelēm šāda "aizķeršanās" nomāca audzēja augšanu un darbojās pat ar esošo pretvīrusu imunitāti.

Pētījuma pamatojums

Onkolītiskie vīrusi jau sen tiek uzskatīti par "pašreplicējošām zālēm": tie atlasa vēža šūnas, replicējas to iekšienē un izraisa imūnreakciju pret audzēju. Taču šai pieejai ir pastāvīga sistēmiska barjera - piegāde. Ievadot intravenozi, vīrusus ātri pārtver neitralizējošas antivielas un iedzimtās imūnsistēmas elementi, daļa daļiņu "iesprūst" aknās un liesā, un tikai neliela daļa sasniedz blīvu, slikti perfuzētu audzēju. Tāpēc daudzi klīniskie protokoli ir spiesti aprobežoties ar intratumorālām injekcijām, kas sašaurina indikāciju loku un apgrūtina vairāku perēkļu ārstēšanu.

Paralēli vīrusiem attīstījās vēl viena “dzīvu” pretvēža līdzekļu atzara – inženierijas ceļā iegūtas baktērijas. Novājināti Salmonella, E. coli, Listeria u.c. celmi demonstrē tumorotropismu: tie viegli apdzīvo hipoksiskas audzēja zonas un var kalpot kā nesēji citotoksīnu, citokīnu vai ģenētisko kasešu lokālai piegādei. Taču baktēriju terapija darbojas lokāli un to ierobežo kolonizācijas mērogs: ir grūti sasniegt šūnas ārpus “baktēriju ligzdām”, un drošība un kontrolējamība vienmēr ir stingrā regulatoru kontrolē.

Ņemot vērā iepriekš minēto, ideja par abu pasauļu stipro pušu apvienošanu šķiet loģiska. Iepriekš tika mēģināts vīrusus “aizsargāt” ar polimēriem, paslēpt tos nesējšūnās (piemēram, mezenhimālajās cilmes šūnās), izmantot eksosomas – visas šīs pieejas daļēji apiet antivielas, bet sarežģī ražošanu un kontroli. Baktērijas spēj patstāvīgi atrast audzēju un nogādāt “kravu” dziļi audos; ja tām iemāca palaist vīrusu tieši audzēja šūnas iekšpusē, ir iespējams apiet sistēmisko imūno “pretgaisa lietussargu” un vienlaikus paplašināt skarto zonu ārpus kolonijas, veicinot tālāku vīrusa izplatīšanos.

Tulkošanas atslēga ir drošības kontrole. Kails onkolītisks vīruss baktērijā teorētiski varētu "savvaļā klejot". Tāpēc mūsdienu platformas veido daudzlīmeņu drošinātājus: vīrusu RNS tiek sintezēta un izdalīta tikai audzēja šūnā, un pilnīga virionu montāža ir atkarīga no "atslēgas" — specifiskas proteāzes vai cita faktora, ko piegādā tikai baktērija. Tā rezultātā vīruss paliek "akls pasažieris", līdz tas sasniedz mērķi; imūnsistēma to neredz asinsritē; tas tiek palaists mērķtiecīgi, un nekontrolētas izplatīšanās varbūtība tiek samazināta. Šī ir stratēģija, ko izstrādā jaunais darbs, pierādot, ka "kurjerbaktērija" var droši nogādāt onkolītisku pikornovīrusu audzējā un ieslēgt to tur, kur tas patiešām ir nepieciešams.

Kā tas darbojas

• Baktēriju atpazīšanas rīks. S. typhimurium inženierija dabiski sasniedz audzēju un spēj iekļūt vēža šūnās. Iekšpusē tā transkribē vīrusu RNS (ieskaitot pilna garuma SVA genomu), izmantojot noteiktus promotorus.
• Autolītisks "trigeris". Baktērija ir ieprogrammēta līzēt audzēja šūnas citoplazmā un vienlaikus atbrīvot vīrusu RNS un palīgenzīmu. Vīruss sāk replikācijas ciklu un inficē blakus esošās šūnas.
• Drošības kontrole. Vīruss tiek tālāk modificēts: lai izveidotu nobriedušus virionus, tam nepieciešama proteāzes "atslēga" (piemēram, TEV proteāze), ko piegādā tikai baktērija. Tas ierobežo nekontrolētu izplatīšanos.
• "Aizsargs" no antivielām. Lai gan vīrusu RNS ir "iesaiņota" baktērijās, asinīs esošās neitralizējošās antivielas to neredz, kas palīdz tās piegādei audzējam.

Ko parādīja eksperimenti

• Kultūrā: CAPPSID izraisīja pilnvērtīgu SVA infekciju un vīrusa izplatīšanos starp šūnām, kas nebija inficētas ar baktēriju (tostarp H446 neiroendokrīnās plaušu vēža līnijās).
• Pelēm CAPPSID intratumorāla un intravenoza ievadīšana kavēja audzēja augšanu un ļāva spēcīgi replikēties; dažos modeļos subkutāni SCLC audzēji tika pilnībā izskausti.
• Imūnsistēmas “trokšņa imunitāte”: sistēma darbojās pat neitralizējošu antivielu pret SVA klātbūtnē: baktērijas nogādāja genomu audzējā, un vīruss tika palaists “aiz aizsardzības līnijas”.
• Izplatīšanās kontrole: vīrusa nosacītā atkarība no baktēriju proteāzes ļāva tam ierobežot infekcijas ciklu skaitu ārpus sākotnējās šūnas — papildu drošības kontroles slānis.

Kāpēc tas ir svarīgi (un kā tas atšķiras no tradicionālajām pieejām)

Klasiskajiem onkolītiskajiem vīrusiem ir divas problēmas: antivielas tos pārtver asinīs, un sistēmiska izplatīšanās rada toksicitātes risku. Turpretī mākslīgi veidotas baktērijas mīl audzējus, bet darbojas lokāli un tām ir grūti "sasniegt" audzēja perifēriju. CAPPSID apvieno abu pasauļu stiprās puses:

• piegāde ar baktēriju palīdzību → lielāka iespēja sasniegt audzēju, apejot antivielas;
• vīruss iekšpusē → inficē blakus esošās šūnas un paplašina savu darbības zonu ārpus baktēriju kolonijas;
• Iebūvēts "drošinātājs" vīrusa veidā, kam nepieciešama baktēriju proteāze, samazina nekontrolētas izplatīšanās risku.

Tehniskās detaļas

• Salmonellas gadījumā SPI-1/SPI-2 patogenitātes salu promotori tika piesaistīti, lai precīzi aktivizētu vīrusu RNS un līzes proteīnu (HlyE, φX174 E) transkripciju īstajā laikā un vietā.
• Viņi testēja gan replikonus (pašamplificējošu, bet neizplatošu RNS), gan pilna garuma SVA, kas bija efektīvāks bojājuma paplašināšanā, atkārtoti inficējoties.
• TEV proteāze tika izmantota kā “ārēja atslēga” virionu montāžai: bez tās vīruss “nenobriest”.

Ierobežojumi un jautājumi turpmākai uzziņai

• Pagaidām tas ir preklīnisks posms: šūnas, imūnkompetentas peles, ierobežots audzēju modeļu kopums; ortotopiskie modeļi un GLP toksikoloģija ir priekšā.
• Ir nepieciešams rūpīgs baktēriju drošības novērtējums sistēmiskas ievadīšanas laikā un "drošinātāja" rezistences pret vīrusa mutācijas izraisītu izkļūšanu novērtējums (autori jau nosaka griezumu vietu izvēli, kas samazina reversijas iespējamību).
• Reālai klīnikai būs nepieciešami celmi ar pierādītu drošību (piemēram, novājināti cilvēka salmonellas atvasinājumi) un pārdomāta kombinācija ar imunoterapiju.

Ko tas varētu nozīmēt rīt?

• Jaunas "dzīvās zāles" cietiem audzējiem, kur piegāde ir galvenā problēma.
• Vīrusu mērķa personalizācija: SVA demonstrē tropismu neiroendokrīniem audzējiem; teorētiski platformu varētu pārveidot par citiem onkolītiskiem pikornavīrusiem vai replikoniem.
• Vīrusu daļiņu patēriņa un sistēmisku blakusparādību riska samazināšana lokālas iedarbības dēļ infekcijas vietā.

Secinājums

Inženieri ir pārvērtuši baktēriju par “dzīvu kapsīdu”, kas slēpj vīrusu no antivielām, nogādā to audzējā un nodrošina atslēgu tā drošai ievadīšanai tajā. Pelēm tas ierobežo audzēja augšanu un apiet pretvīrusu imunitāti — nākamais solis ir apstiprināt platformas drošību un pielāgojamību ceļā uz klīniskajiem pētījumiem.

Avots: Singer ZS, Pabón J., Huang H. u.c. Inženierijas ceļā veidotas baktērijas ievieš un kontrolē onkolītisku vīrusu. Nature Biomedical Engineering (tiešsaistē 2025. gada 15. augustā). doi: 10.1038/s41551-025-01476-8.