„Trójsky mikrób“: Baktérie skrývajú onkolytický vírus pred imunitným systémom a vnášajú ho priamo do nádorov

Onkolytické vírusy dokážu zabíjať rakovinové bunky, ale často sú bezmocné proti... našej imunite: neutralizačné protilátky zachytávajú vírusy v krvi a bránia im v dosiahnutí nádoru. Tím z Columbia Engineering navrhol šikovné riešenie: skryť vírus vo vnútri baktérie, ktorá sama nájde a osídli nádor. V časopise Nature Biomedical Engineering predstavili platformu CAPPSID - „Koordinovaná aktivita prokaryotov a pikornavírusov pre bezpečné intracelulárne doručenie“. Baktéria Salmonella typhimurium produkuje RNA onkolytického vírusu Senecavirus A (SVA) a uvoľňuje ju vo vnútri nádorovej bunky, odkiaľ vírus vzlieta a šíri sa, pričom zostáva neviditeľný pre cirkulujúce protilátky. U imunokompetentných myší takýto „zásah“ potlačil rast nádoru a fungoval aj pri existujúcej antivírusovej imunite.

Pozadie štúdie

Onkolytické vírusy sa dlho považovali za „samoreplikujúce sa lieky“: vyberajú rakovinové bunky, replikujú sa v nich a spúšťajú imunitnú odpoveď proti nádoru. Tento prístup má však pretrvávajúcu systémovú bariéru – spôsob podania. Pri intravenóznom podaní sú vírusy rýchlo zachytené neutralizačnými protilátkami a prvkami vrodeného imunitného systému, niektoré častice sa „uchytia“ v pečeni a slezine a len malá časť dosiahne hustý, slabo prekrvený nádor. Preto sú mnohé klinické protokoly nútené obmedziť sa na intratumorálne injekcie, čo zužuje rozsah indikácií a sťažuje liečbu viacerých ložísk.

Súbežne s vírusmi sa vyvinula ďalšia vetva „živých“ protinádorových látok – geneticky modifikované baktérie. Oslabené kmene Salmonella, E. coli, Listeria atď. vykazujú tumorotropizmus: ľahko osídľujú hypoxické nádorové zóny a môžu slúžiť ako nosiče pre lokálne dodávanie cytotoxínov, cytokínov alebo genetických kaziet. Bakteriálna terapia však pôsobí lokálne a je obmedzená rozsahom kolonizácie: je ťažké dosiahnuť bunky mimo „bakteriálnych hniezd“ a bezpečnosť a kontrolovateľnosť sú vždy pod prísnou kontrolou regulačných orgánov.

Na tomto pozadí sa myšlienka spojenia silných stránok oboch svetov javí ako logická. Predtým sa robili pokusy o „ochranu“ vírusov polymérmi, ich skrytie v nosičových bunkách (napríklad mezenchymálnych kmeňových bunkách), použitie exozómov – všetky tieto prístupy čiastočne obchádzajú protilátky, ale komplikujú produkciu a kontrolu. Baktérie sú schopné samostatne nájsť nádor a doručiť „náklad“ hlboko do tkaniva; ak sa naučia vypúšťať vírus priamo do nádorovej bunky, je možné obísť systémový imunitný „protivzdušný dáždnik“ a súčasne rozšíriť postihnutú oblasť za hranice kolónie v dôsledku ďalšieho šírenia vírusu.

Kľúčom k translácii je kontrola bezpečnosti. Nahý onkolytický vírus v baktérii by teoreticky mohol „zblázniť“. Preto moderné platformy vytvárajú viacúrovňové fúzie: vírusová RNA sa syntetizuje a uvoľňuje iba v nádorovej bunke a úplné zostavenie viriónov závisí od „kľúča“ – špecifickej proteázy alebo iného faktora, ktorý dodáva iba baktéria. V dôsledku toho vírus zostáva „slepým pasažierom“, kým nedosiahne cieľ; imunitný systém ho nevidí v krvnom obehu; je cielene vypustený a pravdepodobnosť nekontrolovaného šírenia je znížená. Toto je stratégia, ktorú vyvíja nová práca a ktorá dokazuje, že „kuriérska baktéria“ dokáže spoľahlivo doručiť onkolytický pikornovírus do nádoru a aktivovať ho tam, kde je skutočne potrebný.

Ako to funguje

• Pozorovateľ baktérií. S. typhimurium sa prirodzene dostáva k nádoru a je schopný preniknúť do rakovinových buniek. Vo vnútri prepisuje vírusovú RNA (vrátane kompletného genómu SVA) pomocou špecifikovaných promótorov.
• Autolytický „spúšťač“. Baktéria je naprogramovaná tak, aby sa lýzovala v cytoplazme nádorovej bunky a súčasne uvoľňovala vírusovú RNA a pomocný enzým. Vírus začína replikačný cyklus a infikuje susedné bunky.
• Bezpečnostná kontrola. Vírus je ďalej modifikovaný: na zostavenie zrelých viriónov potrebuje proteázový „kľúč“ (napríklad proteázu TEV), ktorý poskytuje iba baktéria. To obmedzuje nekontrolované šírenie.
• „Štít“ pred protilátkami. Zatiaľ čo vírusová RNA je „zabalená“ v baktériách, neutralizačné protilátky v krvi ju nevidia, čo pomáha jej doručeniu do nádoru.

Čo ukázali experimenty

• V kultúre: CAPPSID spustil plnohodnotnú infekciu SVA a šírenie vírusu medzi bunkami, ktoré neboli infikované baktériou (vrátane neuroendokrinných línií rakoviny pľúc H446).
• U myší intratumorálne a intravenózne podanie CAPPSIDU inhibovalo rast nádoru a umožnilo robustnú replikáciu vírusu; v niektorých modeloch boli subkutánne nádory SCLC úplne eradikované.
• Imunitná „imunita voči šumu“: systém fungoval aj v prítomnosti neutralizačných protilátok proti SVA: baktérie doručili genóm do nádoru a vírus bol vypustený „za obrannú líniu“.
• Kontrola šírenia: Podmienená závislosť vírusu od bakteriálnej proteázy mu umožnila obmedziť počet infekčných cyklov mimo pôvodnej bunky – čo predstavuje ďalšiu vrstvu bezpečnostnej kontroly.

Prečo je to dôležité (a ako sa to líši od konvenčných prístupov)

Klasické onkolytické vírusy trpia dvoma problémami: protilátky ich zachytávajú v krvi a systémové šírenie so sebou nesie riziko toxicity. Naopak, umelo vytvorené baktérie milujú nádory, ale pôsobia lokálne a majú problém „dosiahnuť“ perifériu novotvaru. CAPPSID kombinuje silné stránky oboch svetov:

• dodávanie baktériami → vyššia šanca dosiahnuť nádor, obísť protilátky;
• vírus vo vnútri → infikuje susedné bunky a rozširuje oblasť svojho pôsobenia za hranice bakteriálnej kolónie;
• Vstavaná „poistka“ vo forme vírusu vyžadujúceho bakteriálnu proteázu znižuje riziko nekontrolovaného šírenia.

Technické detaily

• V prípade Salmonella boli promótory patogenitných ostrovov SPI-1/SPI-2 rekrutované na presnú aktiváciu transkripcie vírusovej RNA a lyzačných proteínov (HlyE, φX174 E) v správnom čase a na správnom mieste.
• Testovali replikóny (samozväčšujúcu sa, ale nešíriacu sa RNA) aj SVA v plnej dĺžke, ktorá bola účinnejšia pri rozširovaní lézie prostredníctvom reinfekcie.
• Proteáza TEV sa použila ako „externý kľúč“ k zostavovaniu viriónov: bez nej vírus „nedozrieva“.

Obmedzenia a otázky do budúcnosti

• Zatiaľ ide o predklinické štúdium: bunky, imunokompetentné myši, obmedzený súbor nádorových modelov; ortotopické modely a GLP toxikológia sú vpredu.
• Je potrebné dôkladné posúdenie bezpečnosti baktérií počas systémového podávania a odolnosti „poistky“ voči mutačnému úniku vírusu (autori už stanovujú výber miest rezu, ktoré znižujú pravdepodobnosť reverzií).
• Skutočná klinika bude vyžadovať kmene s preukázanou bezpečnosťou (napr. deriváty ľudskej atenuovanej salmonely) a premyslenú kombináciu s imunoterapiou.

Čo by to mohlo znamenať zajtra?

• Nové „živé lieky“ pre solídne nádory, kde je hlavnou prekážkou ich dodávanie.
• Personalizácia vírusového cieľa: SVA vykazuje tropizmus pre neuroendokrinné nádory; teoreticky by sa platforma mohla opätovne využiť aj pre iné onkolytické pikornavírusy alebo replikóny.
• Zníženie spotreby vírusových častíc a rizika systémových vedľajších účinkov v dôsledku lokálneho uvoľňovania v mieste infekcie.

Záver

Inžinieri premenili baktérie na „živú kapsidu“, ktorá vírus skrýva pred protilátkami, doručuje ho do nádoru a poskytuje kľúč k jeho bezpečnému uvedeniu dovnútra. U myší to obmedzuje rast nádoru a obchádza antivírusovú imunitu – ďalším krokom je potvrdiť bezpečnosť a prispôsobiteľnosť platformy na ceste ku klinickým skúškam.

Zdroj: Singer ZS, Pabón J., Huang H. a kol. Umelenými baktériami sa uvoľňuje a kontroluje onkolytický vírus. Nature Biomedical Engineering (online 15. augusta 2025). doi: 10.1038/s41551-025-01476-8.