Genetisch gemanipuleerde bacteriën brengen chemotherapie rechtstreeks naar tumoren

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

Onderzoekers van de Yong Loo Lin School of Medicine (NUS Medicine) van de National University of Singapore hebben nu 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 verlaagt ook aanzienlijk de dosis medicijnen die nodig zijn om kanker te behandelen.

Onder leiding van universitair hoofddocent Matthew Chang hebben onderzoekers van NUS Synthetic Biology for Clinical and Technological Innovation (SynCTI) en het Synthetic Biology Translational Programme (Syn Bio TRP) van NUS Medicine een nieuwe methode voor medicijnafgifte geïdentificeerd die hoop biedt voor de ontwikkeling van nieuwe klinische behandelingen voor kankerpatiënten. De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, tonen een nieuwe methode aan voor het rechtstreeks toedienen van chemotherapiemedicijnen aan tumoren, gebruikmakend van natuurlijke interacties tussen bacteriën en kankercellen.

Prodrugs omvatten het gebruik van inactieve moleculen (prodrugs) die in het lichaam, met name in tumoromgevingen, worden omgezet in actieve geneesmiddelen. Daarbij maken ze gebruik van de unieke omstandigheden van tumoren, zoals een lage zuurstof- of hoge zuurgraad, om het geneesmiddel direct op de kankerplek te activeren en tegelijkertijd de schade aan gezond weefsel te minimaliseren. Huidige prodrugstrategieën hebben echter een beperkte doelspecificiteit en zijn vaak afhankelijk van macromoleculaire dragers, wat zowel de distributie als de eliminatie van het geneesmiddel bemoeilijkt.

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

In preklinische modellen van neuskeelholtekanker richtten genetisch gemodificeerde bacteriën zich rechtstreeks op de tumor en gaven het chemotherapiemedicijn direct af op de kankerplek. Hierdoor verminderde de tumorgroei met 67% en nam de effectiviteit van het chemotherapiemedicijn toe met 54%.

Een van de meestbelovende aspecten van dit onderzoek is de potentiële brede toepassing ervan voor verschillende vormen van kankertherapie, omdat de door de onderzoekers geïdentificeerde Lactobacillus-stam zich specifiek aan kankercellen bindt.

Hoofdonderzoeker Dr. Shen Haosheng, onderzoeker bij SynCTI, zei: "Door de affiniteit tussen bacteriën en kankercellen te benutten, willen we de toediening van chemotherapie revolutioneren. We evalueren de bindingsaffiniteit van meerdere microbiële stammen aan verschillende kankercellijnen met als doel een veelzijdig toedieningssysteem te ontwikkelen dat microbiële stammen gebruikt om chemotherapeutische geneesmiddelen gericht toe te dienen aan verschillende soorten slijmvlieskanker, zoals colorectale, urineweg-, maag-, mond-, long- en neuskanker."

"Kankerbehandeling is vaak een extreem zware beproeving voor patiënten. Ons onderzoek is een belangrijke stap in de richting van een meer gerichte en minder toxische aanpak van kankerbestrijding. We hopen dat dit de weg vrijmaakt voor therapieën die zowel mild als effectief zijn", aldus universitair hoofddocent Chang, hoofd van de afdeling Geneeskunde en directeur van SynCTI en NUS Medicine Syn Bio TRP.