Genetisch gemanipuleerde bacteriën leveren chemotherapie rechtstreeks aan tumoren

Traditionele chemotherapie brengt vaak aanzienlijke uitdagingen met zich mee, waaronder ernstige bijwerkingen, schade aan gezond weefsel en beperkte effectiviteit.

Nu hebben onderzoekers van de Yong Loo Lin School of Medicine (NUS Medicine) van de National University of Singapore een revolutionaire aanpak voor kankerbehandeling ontwikkeld - een gerichter, effectiever en minder toxisch alternatief voor traditionele chemotherapie. Deze nieuwe aanpak verbetert niet alleen de effectiviteit van de behandeling, maar vermindert ook aanzienlijk de benodigde dosis medicijnen om kanker te behandelen.

Onder leiding van universitair hoofddocent Matthew Chang hebben onderzoekers van NUS Synthetic Biology for Clinical and Technological Innovation (SynCTI) en Synthetic Biology Translational Program (Syn Bio TRP) bij NUS Medicine een nieuwe methode voor medicijnafgifte geïdentificeerd die hoop biedt op de ontwikkeling van nieuwe klinische behandelingen voor kankerpatiënten. De resultaten, gepubliceerd in Nature Communications, tonen een nieuwe methode voor het direct afleveren van chemotherapiemedicijnen op tumorlocaties met behulp van natuurlijke interacties tussen bacteriën en kankercellen.

Profarmacologie omvat het gebruik van inactieve moleculen (prodrugs) die in het lichaam worden omgezet in actieve medicijnen, met name in tumoromgevingen, vanwege de unieke omstandigheden van tumoren, zoals lage zuurstofniveaus of hoge zuurgraad, om het medicijn direct op de plaats van de kanker te activeren, waardoor schade aan gezond weefsel wordt geminimaliseerd. Huidige prodrugstrategieën hebben echter een beperkte doelspecificiteit en vertrouwen vaak op macromoleculaire dragers, wat zowel de distributie als de klaring van het medicijn bemoeilijkt.

Om deze beperkingen te overwinnen, hebben onderzoekers bij NUS Medicine een prodrug-afgiftemethode ontwikkeld die gebruikmaakt van een commensale Lactobacillus-stam die zich specifiek aan kankercellen bindt via een oppervlaktemolecuul genaamd heparansulfaat. Deze genetisch gemodificeerde bacteriën dragen een prodrug die direct op de tumorplek wordt omgezet in het chemotherapiemedicijn SN-38.

In preklinische modellen van neuskeelholtekanker lokaliseerden genetisch gemodificeerde bacteriën zich direct in de tumor en gaven ze een chemotherapiemedicijn direct op de kankerplek af, waardoor de tumorgroei met 67% werd verminderd en de effectiviteit van het chemotherapiemedicijn met 54% werd verhoogd.

Een van de meest veelbelovende aspecten van dit onderzoek is de potentiële brede toepassing voor verschillende soorten kankertherapie, aangezien de stam van Lactobacillus die door de onderzoekers werd geïdentificeerd zich specifiek bindt aan kankercellen.

Hoofdonderzoeker Dr. Shen Haosheng, een postdoctoraal onderzoeker bij SynCTI, zei: "Door de affiniteit tussen bacteriën en kankercellen te benutten, willen we de toediening van chemotherapie revolutioneren. We beoordelen de bindingsaffiniteit van meerdere microbiële stammen aan verschillende kankercellijnen met als doel een universeel toedieningssysteem te ontwikkelen met behulp van microbiële stammen om chemotherapiemedicijnen te richten op verschillende mucosale kankers zoals colorectale, urineweg-, maag-, mond-, long- en neuskanker."

"De behandeling van kanker is vaak een uiterst moeilijke ervaring voor patiënten. Ons onderzoek vertegenwoordigt een belangrijke stap in de richting van de ontwikkeling van een meer gerichte en minder toxische benadering van de strijd tegen kanker. We hopen dat dit de weg kan vrijmaken voor therapieën die zowel zachtaardig als effectief zijn, " voegde universitair hoofddocent Chang toe, voorzitter van de afdeling Geneeskunde en directeur van SynCTI en NUS Medicine Syn Bio TRP.