"Trojaanse microbe": bacteriën verbergen oncolytisch virus voor het immuunsysteem en lanceren het direct in tumoren

Oncolytische virussen kunnen kankercellen doden, maar zijn vaak machteloos tegen... onze immuniteit: neutraliserende antilichamen onderscheppen virussen in het bloed en voorkomen dat ze de tumor bereiken. Een team van Columbia Engineering heeft een slimme oplossing voorgesteld: verberg het virus in een bacterie die zelf de tumor vindt en bevolkt. In Nature Biomedical Engineering presenteerden ze het CAPPSID-platform - "Coordinated Activity of Prokaryote and Picornavirus for Safe Intracellular Delivery". De bacterie Salmonella typhimurium produceert RNA van het oncolytische virus Senecavirus A (SVA) en geeft dit af in de tumorcel, van waaruit het virus zich verspreidt en onzichtbaar blijft voor circulerende antilichamen. Bij immuuncompetente muizen onderdrukte zo'n "hapering" de tumorgroei en werkte zelfs met bestaande antivirale immuniteit.

Achtergrond van de studie

Oncolytische virussen worden al lang beschouwd als "zelfreplicerende geneesmiddelen": ze selecteren kankercellen, vermenigvuldigen zich daarin en veroorzaken een immuunreactie tegen de tumor. Maar deze aanpak heeft een hardnekkige systemische barrière: toediening. Bij intraveneuze toediening worden virussen snel onderschept door neutraliserende antilichamen en elementen van het aangeboren immuunsysteem. Sommige deeltjes "plakken" aan de lever en milt, en slechts een klein deel bereikt een dichte, slecht doorbloede tumor. Daarom moeten veel klinische protocollen zich beperken tot intratumorale injecties, wat het aantal indicaties beperkt en de behandeling van meerdere haarden bemoeilijkt.

Parallel aan virussen is een andere tak van "levende" antitumormiddelen ontwikkeld: gemanipuleerde bacteriën. Verzwakte stammen van Salmonella, E. coli, Listeria, enz. vertonen tumorotropie: ze bevolken gemakkelijk hypoxische tumorzones en kunnen dienen als dragers voor lokale toediening van cytotoxinen, cytokinen of genetische cassettes. Maar bacteriële therapie werkt lokaal en wordt beperkt door de omvang van de kolonisatie: het is moeilijk om cellen buiten de "bacteriële nesten" te bereiken, en veiligheid en controleerbaarheid staan altijd onder nauwlettend toezicht van regelgevende instanties.

Tegen deze achtergrond lijkt het idee om de sterke punten van beide werelden te combineren logisch. Eerder werden pogingen gedaan om virussen te "afschermen" met polymeren, ze te verbergen in dragercellen (bijvoorbeeld mesenchymale stamcellen) en exosomen te gebruiken - al deze benaderingen omzeilen gedeeltelijk antilichamen, maar compliceren de productie en bestrijding. Bacteriën zijn in staat om zelfstandig een tumor te vinden en de "lading" diep in het weefsel af te leveren; als ze geleerd worden om het virus direct in de tumorcel te lanceren, is het mogelijk om de systemische immuun "anti-luchtparaplu" te omzeilen en tegelijkertijd het getroffen gebied buiten de kolonie uit te breiden door verdere virale verspreiding.

De sleutel tot translatie is veiligheidscontrole. Een naakt oncolytisch virus in een bacterie zou theoretisch "wild" kunnen worden. Daarom bouwen moderne platforms meerlagige zekeringen: viraal RNA wordt alleen in de tumorcel gesynthetiseerd en vrijgegeven, en de volledige assemblage van virionen is afhankelijk van de "sleutel" - een specifieke protease of andere factor die alleen de bacterie levert. Hierdoor blijft het virus een "blinde passagier" totdat het zijn doel bereikt; het immuunsysteem ziet het niet in de bloedbaan; het wordt gericht gelanceerd en de kans op ongecontroleerde verspreiding wordt verkleind. Dit is de strategie die het nieuwe werk ontwikkelt, dat aantoont dat een "koerierbacterie" een oncolytisch picornovirus betrouwbaar naar een tumor kan brengen en het kan activeren waar het echt nodig is.

Hoe het werkt

• Bacterie-spotter. De gemodificeerde S. typhimurium bereikt op natuurlijke wijze de tumor en kan kankercellen binnendringen. Daarbinnen transcribeert hij viraal RNA (inclusief het volledige SVA-genoom) met behulp van specifieke promotoren.
• Autolytische "trigger". De bacterie is geprogrammeerd om te lyseren in het cytoplasma van de tumorcel en tegelijkertijd viraal RNA en een hulpenzym vrij te geven. Het virus begint een replicatiecyclus en infecteert naburige cellen.
• Veiligheidscontrole. Het virus is verder gemodificeerd: om volwassen virionen te vormen, heeft het een protease-"sleutel" nodig (bijvoorbeeld TEV-protease), die alleen door de bacterie wordt geleverd. Dit beperkt ongecontroleerde verspreiding.
• "Schild" tegen antilichamen. Terwijl het virale RNA "ingepakt" zit in de bacterie, zien neutraliserende antilichamen in het bloed het niet, wat de transport naar de tumor bevordert.

Wat de experimenten lieten zien

• In cultuur: CAPPSID veroorzaakte een volledige SVA-infectie en verspreiding van het virus onder cellen die niet met de bacterie waren geïnfecteerd (waaronder H446 neuro-endocriene longkankerlijnen).
• Bij muizen remde intratumorale en intraveneuze toediening van CAPPSID de tumorgroei en zorgde voor een robuuste virale replicatie. In sommige modellen werden subcutane SCLC-tumoren volledig uitgeroeid.
• Immuun ‘ruisimmuniteit’: het systeem werkte zelfs in de aanwezigheid van neutraliserende antilichamen tegen SVA: de bacteriën brachten het genoom naar de tumor en het virus werd ‘achter de verdedigingslinie’ gelanceerd.
• Beheersing van verspreiding: De voorwaardelijke afhankelijkheid van een bacteriële protease van het virus zorgde ervoor dat het aantal infectiecycli buiten de oorspronkelijke cel beperkt kon worden. Dit is een extra veiligheidsmaatregel.

Waarom dit belangrijk is (en hoe het verschilt van conventionele benaderingen)

Klassieke oncolytische virussen kampen met twee problemen: antilichamen vangen ze op in het bloed en systemische verspreiding brengt risico's van toxiciteit met zich mee. Gemanipuleerde bacteriën daarentegen zijn dol op tumoren, maar werken lokaal en hebben moeite om de periferie van het neoplasma te "bereiken". CAPPSID combineert de sterke punten van beide werelden:

• toediening via bacteriën → grotere kans om de tumor te bereiken, waarbij antilichamen worden omzeild;
• virus binnenin → infecteert naburige cellen en breidt zijn werkingsgebied uit buiten de bacteriekolonie;
• Een ingebouwde 'zekering' in de vorm van een virus dat een bacteriële protease nodig heeft, vermindert het risico op ongecontroleerde verspreiding.

Technische details

• Bij Salmonella werden de SPI-1/SPI-2 pathogeniciteitseilandpromotoren ingezet om de transcriptie van viraal RNA en lysisproteïnen (HlyE, φX174 E) op het juiste moment en de juiste plaats te activeren.
• Ze testten zowel replicons (zelfversterkende maar niet-verspreidende RNA) als volledige SVA, wat effectiever was bij het uitbreiden van de laesie door herinfectie.
• TEV-protease werd gebruikt als een ‘externe sleutel’ voor de assemblage van virionen: zonder deze ‘rijpt het virus niet’.

Beperkingen en vragen voor toekomstig gebruik

• Voorlopig is dit preklinisch: cellen, immuuncompetente muizen, een beperkte set tumormodellen; orthotope modellen en GLP-toxicologie staan op de planning.
• Er is een grondige beoordeling nodig van de veiligheid van bacteriën tijdens systemische toediening en de resistentie van de “zekering” tegen de mutatie-ontsnapping van het virus (de auteurs leggen al de keuze vast van incisieplaatsen die de kans op terugval verkleinen).
• In een echte kliniek zijn stammen nodig waarvan de veiligheid bewezen is (bijvoorbeeld menselijk verzwakte Salmonella-derivaten) en een doordachte combinatie met immunotherapie.

Wat zou dit morgen kunnen betekenen?

• Nieuwe ‘levende medicijnen’ voor solide tumoren waarbij de toediening het grootste knelpunt is.
• Personalisatie van virale doelen: SVA vertoont tropisme voor neuro-endocriene tumoren; theoretisch gezien zou het platform opnieuw ingezet kunnen worden voor andere oncolytische picornavirussen of replicons.
• Vermindering van de consumptie van virale deeltjes en risico op systemische bijwerkingen vanwege de lokale lancering op de plaats van infectie.

Conclusie

Ingenieurs hebben de bacterie omgezet in een "levende capside" die het virus beschermt tegen antilichamen, het naar de tumor transporteert en de sleutel vormt om het veilig naar binnen te brengen. Bij muizen remt dit de tumorgroei en omzeilt het de antivirale immuniteit. De volgende stap is het bevestigen van de veiligheid en aanpasbaarheid van het platform tijdens de klinische tests.

Bron: Singer ZS, Pabón J., Huang H., et al. Gemanipuleerde bacteriën lanceren en controleren een oncolytisch virus. Nature Biomedical Engineering (online 15 augustus 2025). doi: 10.1038/s41551-025-01476-8.