Virulencia csillapítása
A baktériumoknak a gazdaszervezet immunrendszerével szembeni virulenciájuk minimalizálása is elengedhetetlen46,47. Meg kell jegyezni, hogy egyes bakteriális virulenciafaktorok felelősek lehetnek a bennük rejlő tumorellenes aktivitásért. Ezért a csökkentést úgy kell elérni, hogy ne szűnjön meg a tumorellenes aktivitásuk. Például humán kórokozók esetében a halálosan toxikus törzseket a fő virulencia gének deléciójával nagyrészt biztonságos törzsekké alakították át2,10,21. A VNP20009, egy attenuált S. Typhimurium törzset az msbB és purI gének deléciójával hozták létre; ezt a törzset kiterjedten vizsgálták tumoros egereken, és ígéretes tumorcélzó specificitást és tumorgátló hatást mutat28,48,49,50 . Az msbB törlése a Salmonella nemzetségben az LPS lipid A komponensének mirisztoilezését eredményezi, ami a TNF LPS által kiváltott indukciójának jelentős csökkenését eredményezi, és csökkentheti a szeptikus sokk kockázatát51. A VNP20009-et ezt követően I. fázisú vizsgálatokban tesztelték humán rákos betegeken51,52,53,54. Csalódást keltő módon a VNP20009 nem volt tumorspecifikus, és nem volt egyértelmű értéke a daganatok kezelésében a betegeknél52,54,55. Ez a kudarc a VNP20009 által termelt penta-acilált A lipidnek tulajdonítható, amely egy TLR4 antagonista56. Az LPS szerkezetének módosítása érdekében a tumorellenes aktivitás fenntartása érdekében olyan mutáns Salmonella-törzseket hoztak létre, amelyek a pagP, pagL és lpxR gének törlésével egy homológ hexa-acilált lipid A-t termelnek, amely nagy affinitással rendelkezik a TLR4-hez47,57,58 . Ezek a mutációk nem befolyásolták a virulenciát az msbB mutáns háttérben59. Az rfaG és rfaD mutációi csonka LPS termelését eredményezik, ami mérsékelt toxicitást és tumorspecificitást eredményez; azonban e baktériumok tumorellenes hatása is csökkent. Az LPS bioszintetizáló gének kromoszómális integrációja az araBAD lókuszban legyőzte ezeket a korlátozásokat, és a mutáns törzs mérsékelt virulenciát és terápiás hatást mutatott60.
Egy másik nem toxikus Salmonella törzset az endotoxinhoz kapcsolódó gének expressziójának leszabályozásával vagy funkcionális aktivitásuk gátlásával alakítottak ki. A toxingén expressziójában részt vevő jelzőmolekula, a ppGpp szintézisében hibás szalmonella relA- és spoT-mutáns törzsek elhanyagolható toxicitást mutattak. A ΔppGpp törzs LD50 értéke a vad típusú törzsekhez képest akár 105-106-szorosára nőtt61. A ΔppGpp törzs kiváló tumorellenes aktivitással rendelkezett az inflammaszóma (NLRP3, IPAF) aktiválására és számos proinflammatorikus citokin (IL-1β, IL-18 és TNF-α) expressziójának indukálására való képességén keresztül21. A phoP és phoQ gének deléciója nem befolyásolta a Salmonella tumorellenes aktivitását, míg a deléciók csökkentették virulenciáját normál szövetekben62. Az ilyen mutációkat tartalmazó törzseket kiváló vakcina előállítására használták fel, és nemrégiben tumorterápiák hordozórendszereként használták63,64,65,65,66,67 . A ZnuABC cinkszállító rendszer szintézisében hiányos S. Typhimurium mutáns törzs orális beadása hatékony immunválaszt indukálhat, amely megvédi az egereket a bélfertőzéssel szemben68. A DNS adenin-metilázt, adenilát-ciklázt és a ciklikus adenozin-monofoszfát receptor fehérjét kódoló gének mutációi, amelyek különböző patogén génszabályozási utakban vesznek részt, csökkenthetik a baktérium toxicitását in vivo69. A gmd gén törlése Salmonellában gátolta a biofilmképződést és immunválaszt indukált a fertőzés korai szakaszában28,57. Továbbá a htrA, STM3120 és slyA deléciója jelentősen csökkentette a baktériumok túlélését makrofágokban, valamint a baktériumok rákellenes hatását70. A sejtinvázióban szerepet játszó gének deléciója mérsékelheti a Listeria monocytogenes citotoxicitását. A Hly deléció hibákat okoz a fagoliszoszóma felszabadulásában52,71,72. Az actA vagy ActA PEST-szerű szekvenciákat nélkülöző L. monocytogenes mutáns törzsekből szintén hiányzik a sejtek közötti diffúziós képesség73,74, az inlA és inlB mutáns törzsekből pedig hiányzik az invaziós képesség75,76.
A specifikus tápanyagfüggő mutációk bevitele a baktériumokba egy további megközelítés a tumorspecifikus proliferáció javítására a virulencia csillapításával. Az A1-R Salmonella törzs, amely leucin és arginin tekintetében auxotróf, előnyösen kolonizálja a tumorokat, tumorellenes hatást fejt ki, és növeli a tumorok kemoterápiával szembeni érzékenységét22,77,78,79 . Egy L. monocytogenes törzset úgy alakítottak át, hogy a dal/dat lókusz inaktiválásával auxotróf legyen a sejtfal d-alanin komponensére. Ez a mutáns törzs erősen attenuált volt, és képes volt citotoxikus T-limfocitákat indukálni22,80. Az SL3261 és SL7207 szalmonella törzsek, amelyek aroA deléciót hordoznak, valamint a BRD509, amely egy aroA/aroD kettős mutáns törzs, amely auxotróf az aromás aminosavakra, erősen attenuáltak és nem terjednek szabadon a gazdaszervezetben29,57,81,82,83,84,85 . Egy másik S. Typhimurium törzs, az YB1, amelyet az SL7207-ből származtattak azáltal, hogy az asd esszenciális gént egy hipoxia-indukált promóter kontrollja alá helyezték, nem tudott túlélni normál szövetekben diaminopiméliumsav exogén ellátása nélkül, bár hipoxiás tumorokat még mindig képes volt kolonizálni; így ez a törzs kevesebb kárt okoz a normál szövetekben, miközben megtartja tumorcélzó képességét21,47,86,87. Továbbá a purI és purD gének deléciója azt eredményezte, hogy nem volt szükség exogén adeninre, ami növelte a baktérium azon képességét, hogy hatékonyan szaporodjon a purinban gazdag régiókban, például a tumorszövetben2,88. A rákterápiában használt attenuált baktériumtörzseket az 1. táblázat tartalmazza.
A tumorcélzás javítása
A bakteriális tumorcélzás javítására alkalmazott mérnöki megközelítések a biztonságosságot és a tumorellenes hatékonyságot is növelhetik. Az egyik megközelítésben ezen eredmények elérése érdekében a ppGpp-hiányos SHJ2037 törzset genetikailag úgy alakították át, hogy a sejtfelszínen tumorspecifikus ligandumokat jelenítsen meg. Egy Arg-Gly-Asp peptidet, amely az αvβ3 integrinhez kötődik, a külső membrán A fehérjéhez fuzionálták, hogy a baktériumfelszínen történő expresszióját vezéreljék89. Az így kapott törzs fokozott tumorspecificitást és jelentősen megnövekedett tumorellenes aktivitást mutatott az αvββ3 integrint túlreprezentáló MDA-MB-231 emlőráksejtekben és MDA-MB-435 melanoma xenotranszplantátumokban. A baktériumokat úgy is megtervezték, hogy a tumorhoz kapcsolódó antigéneket, például a karcinoembrionális antigént vagy a CD20 limfóma-asszociált antigént célozzák meg. Ezek a törzsek hatékony rákellenes hatással rendelkeztek, és csökkentették a baktériumok nem specifikus felhalmozódását a májban és a lépben90,91. A biotin-streptavidin kötődést kihasználva olyan L. monocytogenes törzset állítottak elő, amelyben a sejteket egy biolumineszcens gént kifejező, plazmiddal töltött nanorészecskékkel vonták be. Ez a mikrorobotnak nevezett törzs funkcionális nukleinsavmolekulákat juttatott szilárd tumorokba, és biolumineszcens képalkotással nyomon követhető volt60,92,93. Egy érdekes alternatíva, amely növelheti a tumorszelektivitást, a szintetikus adhézinek (SA-k) megjelenítése az E. coli felszínén. Az SA-k moduláris szerkezetűek, a külső membrán rögzítéséhez szükséges stabil β-doménből és nagy affinitású és specifitású, a felszínen exponált immunglobulin doménekből állnak, amelyeket nagy könyvtárakból lehet kiválasztani94. A probiotikus törzsek a baktériumok injekciós kapacitásának növelésével javított tumorspecifikusságot mutattak anélkül, hogy a baktériumok intrinzikális tulajdonságai gyengültek volna95,96,97,98,99. A probiotikus E. coli Symbioflor-2 sejtek nagyon gyorsan eltávolodtak a lépből és a májból, és csak a tumorban maradtak életben, ami hatékony tumorcélzásra utal. Egy probiotikus Salmonella-törzzsel fertőzött egerek kóros tünetek nélkül tolerálták a nagy baktériumterhelést; a törzs gyengébb terápiás hatékonysága miatt azonban javítani kell a hasznos terhelési rendszert, annak ellenére, hogy in vivo kiváló biztonságossággal rendelkezik57.
A gyógyszer-expressziós stratégiák
A legtöbb tumorcélzó baktérium által szállított hasznos terhelés toxikus mind a tumorsejtekre, mind a normál sejtekre; ezért termelésük szigorú ellenőrzése előnyösebb a konstitutív expresszióval szemben. A hasznos teher expressziójának precíz kiváltása maximalizálhatja terápiás hatásait, miközben minimalizálhatja a szisztémás toxicitást. Egy szabályozható génexpressziós rendszer elméletileg létrehozható egy specifikus promóterszekvencia beillesztésével a hatóanyagot kódoló gén elé, ezáltal külső jelek útján transzkripciós kontrollt biztosítva. Egy ilyen rendszer lehetővé teszi a gyógyszertermelés időzítésének és helyének in vivo irányítását. Az ilyen típusú génszabályozás, vagy triggerelés stratégiái többnyire a következő három kategóriába tartoznak: belső triggerelés, ön triggerelés (quorum sensing-QS) és külső triggerelés100.
A normál szövetektől eltérően a TME-k speciális tulajdonságokkal rendelkeznek, beleértve a hipoxiát, az acidózist és a nekrózist, amelyeket a baktériumok érzékelni és kihasználni tudnak a tumorspecifikusság javítására101. Például a hipoxia-indukálható promóterek, mint például a HIP-1 és a pepT, fumarát és nitrát redukcióval aktiválódnak a tumorszöveten belüli hipoxiás környezetben102,103,104 . Ezt a hipoxia-indukálható expressziós rendszert úgy tervezték, hogy csak anaerob körülmények között működjön az olyan esszenciális gének kifejeződése érdekében, mint az asd105. Flentie és munkatársai öt promóterszekvenciát azonosítottak, amelyeket specifikusan aktiválnak a rákos sejtekhez in vitro és a tumorokhoz in vivo kapcsolódó savas mikrokörnyezetek. A savasodás-specifikus promótereket úgy azonosították, hogy egy egyedi tervezésű, bakteriális luciferázt kódoló promóter nélküli transzpozon riportert használtak egy 7400 független Salmonella transzpozon inszerciós mutánsból álló könyvtár szűrésére melanoma- vagy vastagbélráksejtekkel való kokultúrában. A Shiga-toxint az alacsony pH által indukált promóter kontrollja alatt expresszáló attenuált Salmonella-törzs erős tumorszelektivitást és tumorellenes aktivitást mutatott106. E. coliban a Trg kemoreceptor és az EnvZ ozmózisérzékelő szintetikus fúziójával glükózérzékelőt hoztak létre. Ebben a konstrukcióban a Trg a periplazmatikus és transzmembrán doménekkel, valamint egy rövid citoplazmatikus szegmenssel, az EnvZ pedig a citoplazmatikus kináz/foszfatáz doménnel járul hozzá. A módosított baktériumok érzékelték a tumorsejtek glükózszintjét, és reagáltak a tumor metabolikus aktivitására, ami valószínűleg terápiás hatásukhoz vezetett. Ezek a tulajdonságok valószínűleg konzerválódtak e szenzorcsalád más tagjaiban107.
A baktériumok képesek kolonizálni és szaporodni a TME-kben 10 000-et meghaladó tumor/normális szövet arányban; így a QS génexpressziós kapcsolóként alkalmazható108,109. Az egyik hasznos QS rendszert egy autoinduktor, a szintetikus LuxI fehérje és a LuxR transzkripciós szabályozó fehérje szabályozza. A LuxI által termelt acilhomoszerin-lakton (AHL), amely a baktérium sűrűségétől függ, aktiválja a LuxR-t és elősegíti a célgének átírását. Az AHL-koncentrációtól függő QS-rendszereket sikeresen alkalmazták heterológ fehérjék nagymértékű expressziójára a baktériumokat kolonizáló tumorokban90,109,110,111. A QS megközelítést különböző génkörök bevezetésére használták. Például egy szinkronizált lízisáramkör bevezetése a baktériumokba javította a rákellenes hatékonyságot azáltal, hogy az autoinduktor periodikus bevezetésével (pozitív visszacsatolás) és egy bakteriofág lízis génjének ebből eredő aktiválásával (negatív visszacsatolás)108 lehetővé tette a hatóanyag felszabadulását.
A belső és önindukció mellett a génáramkörök expresszióját külső induktorokkal is lehet szabályozni, beleértve olyan vegyi anyagokat, mint az l-arabinóz, a szalicilsav (ASA) és a tetraciklin. A PBAD promóterről történő átírás az AraC represszor és az l-arabinóz közötti kölcsönhatáson keresztül szabályozható5,112. Egy attenuált Salmonella törzsben a plazmidról származó terápiás hasznos anyagok pBAD által vezérelt expresszióját intravénás vagy intraperitoneális l-arabinóz beadással lehetett szabályozni20,21,113. Az Ara operonban mutációval rendelkező Salmonella törzs, amely károsodott l-arabinóz metabolizmust eredményez, a PBAD promóter erős aktivációját mutatja114. Az ASA expressziós rendszerben a génszabályozást a XylS2-függő Pm promóter irányítja115,116,117. Az ASA expressziós rendszert plazmidon vagy kromoszómán hordozó attenuált Salmonella törzs lehetővé tette a prodrug-konvertáló enzimeket kódoló gének hatékony szabályozását (lásd alább), és a tumor növekedésének jelentős csökkenéséhez vezetett115. A pTet expressziós rendszert egyszerre szabályozza a PtetA és PtetR kétirányú promóterek, amelyeket tetraciklin vagy doxiciklin indukál118. Egy preklinikai vizsgálatban egy riportergént és egy terápiás gént illesztettek be e kétirányú promóterek alá a célzás folyamatának vizualizálása, illetve a terápiás gyógyszerek célba juttatása céljából7. Ez a kémiailag indukálható rendszer dózis- és időfüggő módon szabályozódik119; ezért az induktor beadásának időzítésében vagy az induktor dózisában mutatkozó pontatlanságok a célmolekulák nem specifikus vagy szuboptimális expressziójához vezethetnek a TME-kben. Egy alternatív indukálható rendszer a sugárzással indukálható recA promótert használja48. A sugárzás DNS-károsodást okoz, amely aktiválja a recA promóter által irányított gének transzkripcióját. Ez a módszer egyesíti a sugárterápia terápiás hatásait a rákellenes génexpresszió sugárzásfüggő indukciójával120. A TNF-hez kapcsolódó apoptózist indukáló ligand (TRAIL) expressziójának indukálása 2 Gy dózisú γ-sugárzással 48 órával a módosított Salmonella törzs beadása után jelentősen késleltette a 4T1 emlőráksejtek növekedését48. A sugárzás azért előnyös, mert képes behatolni a tumorszövetbe, és lokalizált kezelésre használható. A sugárzás azonban toxicitást is okozhat azáltal, hogy DNS-károsodást idéz elő a tumor körüli egészséges sejtekben, és valószínűleg végzetes mutációkat okoz a terápiás baktériumokban, amelyek gyengíthetik terápiás hatásukat101.
A gyógyszerbevitel
A baktériumok daganatellenes hatásaival kapcsolatos vizsgálatok ellenére a baktériumok önmagukban gyakran nem elegendőek a daganatok teljes elnyomására. A bakteriális rákterápia pozitív eredményeinek fokozása érdekében vizsgálták az eukarióta és prokarióta expressziós rendszerek hasznosságát terápiás hasznos anyagok, többek között citotoxikus szerek, prodrug-konvertáló enzimek, immunregulátorok, tumorstróma-célzó molekulák és siRNS-ek szállítására (felsorolva a 2. táblázatban). A fent tárgyalt prokarióta expressziós rendszerek a leggyakrabban alkalmazott megközelítés, és ezek a rendszerek a célgéneket kódoló prokarióta plazmidokkal transzformált baktériumokon alapulnak70,121,122; ezzel szemben az eukarióta expressziós rendszerek a célgének cDNS-eit kódoló eukarióta plazmidokkal transzdukált gazdasejtek, például immunsejtek vagy tumorsejtek transzdukcióját jelentik123.
Citotoxikus szerek
A tumorcélú baktériumok által hordozott citotoxikus szerek saját tumorellenes aktivitással rendelkezhetnek. Indukálható promóterek használatával kombinálva a citotoxikus ágensek kifejeződése szorosan szabályozható, hogy csökkentsék a normális szövetekre gyakorolt toxikus hatásukat. A citoliszin A (ClyA), az E. coli, S. Typhimurium és Paratyphi A által termelt 34 kDa pórusképző hemolitikus fehérje, a baktériumok felszínére szállítható és poszttranszlációs módosítás nélkül szekretálható. Számos baktériumtörzset, például E. coli és attenuált S. Typhimuriumot úgy alakítottak ki, hogy a ClyA-t konstitutív promóterről5 vagy arabinóz5 vagy doxiciklin7 által aktivált indukálható promóterekről expresszálják, és ezek a törzsek kiváló daganatgátló hatást mutattak.
A tumorsejtekben az apoptózis indukálása ígéretes rákterápiás stratégia. Az apoptin, egy csirkeanémiavírusból származó fehérje, szelektíven apoptózist indukál számos humán rákos sejttípusban egy p53-független, Bcl-2-inszenzitív útvonalon keresztül, a normál szövetekre nincs hatása124. Egy apoptint kódoló eukarióta expressziós plazmid (pCDNA3.1) attenuált S. Typhimurium törzsbe történő transzformálásával Wen és munkatársai jelentős tumorregressziót figyeltek meg minimális szisztémás toxicitással humán gégerákot hordozó egerekben65. Az apoptózis kiváltására hasonlóan használható egyéb citotoxikus ágensek közé tartozik a TNF-α család három tagja (TNF-α, TRAIL és a Fas ligandum); azonban rövid felezési idejük és májtoxicitásuk miatt e citotoxikus ligandumok hasznosságát korlátozza a nem megfelelő tumor-expozíció és a májfunkcióra gyakorolt káros hatásuk125. E fehérjék biológiai hozzáférhetőségének és fenntarthatóságának javítása érdekében baktériumokat használtak fel arra, hogy közvetlenül a daganatos régióba juttassák őket48,78,126,127 . Forbes és munkatársai olyan nem patogén S. Typhimurium törzset állítottak elő, amely a sugárzás által indukálható recA promóter kontrollja alatt egér TRAIL-t expresszál. Besugárzás után a TRAIL szekretálódott, aminek hatására jelentősen késleltette az emlődaganat növekedését és csökkentette a halálozás kockázatát48.
A Yersinia felszíni fehérjéje, az invázin képes szelektíven kötődni a β1 integrinhez, hogy kiváltsa a baktérium belépését a gazdasejtekbe. Egy nem patogén, rekombináns invazív E. coli törzset használva, amely az invazint és az ovalbumin modellantigént, valamint az LLO-t koexprimálja, Critchley-Thorne és munkatársai kimutatták, hogy a módosított törzs képes behatolni a β1 integrint expresszáló sejtekbe és fehérjéket juttatni a tumorokba, hogy terápiás hatást fejtsen ki egerekben128. Az azurin, egy kis molekulatömegű redoxfehérje, hatékonyan internalizálható, hogy az intracelluláris p53- és Bax-szintek emelésével a rákos sejtek apoptózisát indítsa el a mitokondriális citokróm c citoszolba történő felszabadulása érdekében. Az E. coli-alapú azurinszállítás hatékonyságát a B16 egér melanoma és a 4T1 egér emlőrák növekedésének elfojtásában Nissle 1917-ben bizonyította; továbbá ez a megközelítés megakadályozta a tüdőmetasztázis kialakulását és a gyulladásos válaszok stimulálását is29.
Prodrug-konvertáló enzimek
A prodrug-konvertáló enzimek expressziója képes a prodrugokat citotoxikus szerekké alakítani specifikusan a tumorrégióban. Vizsgálták e stratégia hasznosságát a rákkezelés hatékonyságának javítására és a szisztémás adagolással járó mellékhatások csökkentésére. Számos prodrug-konvertáló enzimet juttattak már baktériumokba96,129,130,131. A citozin-deamináz (CD) a nem toxikus 5-fluorocitozint (5-FC) alakítja át az 5-fluorouracil (5-FU) kemoterápiás szerré. Az 5-FU erősen toxikus, mivel tovább metabolizálódik egy olyan termékké, amely beavatkozik a DNS- és RNS-szintézisbe132,133,134,135 . Egy E. coli CD-t és 5-FC-t expresszáló attenuált S. Typhimurium (VNP20009) törzs és 5-FC együttes beadásakor a betegeknél az 5-FC 5-FU-vá történő átalakulását figyelték meg, ami a funkcionális CD bakteriális termelését jelzi a tumorban54.
A herpesz szimplex vírus I. típusú timidin kináz/ganciklovir (HSV1-TK/GCV) rendszer egy másik prodrug-konvertáló enzim/prodrug kombináció, amelyet széles körben tanulmányoztak a tumorterápiában való felhasználásra. A tumorszövet-specifikus HSV1-TK expresszió képes a nem toxikus prekurzort, a ganciklovirt ganciklovir-3-foszfáttá, a tumorsejteket elpusztító toxikus anyaggá alakítani. Liu és munkatársai egy HSV1-TK-t és GCV-t expresszáló Bifidobacterium infantis törzs in vivo hatékonyságát vizsgálták prodrug terápiára patkány hólyagtumor modellben. Az eredmények azt mutatták, hogy ez a célzott megközelítés hatékonyan gátolja a patkányhólyagtumor növekedését a kaszpáz 3 expresszió növelésével és az apoptózis indukálásával131. Egy másik prodrug-konvertáló enzimet szállító törzs, a β-glükuronidázt expresszáló E. coli DH5α, amely a 9ACG glükuronid prodrugot a topoizomeráz I inhibitor 9-aminokamptotecin (9AC) gátlóvá hidrolizálja, hatékony tumorgátlást mutatott129. Az attenuált S. Typhimurium VNP20009 vektorként való alkalmazása a karboxipeptidáz G2 beadására a prodrug beadásával együtt fokozott tumorellenes hatékonyságot mutatott130.
Immunomodulátorok
A citokinek az immunsejtek proliferációjának, aktivációjának és differenciálódásának elősegítésével, a tumorsejtek apoptózisának kiváltásával, valamint a tumor érrendszerére gyakorolt antiangiogenezis hatáson keresztül érhetnek el tumorellenes hatást. Számos citokin, köztük a GM-CSF, az IL-12 és az IL-18 már bekerült a rákterápiás klinikai vizsgálatokba136. A tumorcélú baktériumok által expresszált citokineket specifikusan a tumor régióba juttatták, ahol fokozták a tumorellenes immunválaszt a TME-ben20,29,49,62,137,138,139,140 . Az IL-18-at expresszáló attenuált S. Typhimurium törzs intravénás beadása gátolta a primer tumor növekedését egerekben, masszív leukocita infiltrációt (főleg granulocitákat) indukált, és növelte az NK és CD4+ T-sejtek, de nem a CD8+ T-sejtek toborzását. Továbbá ez a megközelítés növelte a citokintermelést a tumor régiójában, beleértve az IL-1β, TNF-α, IFN-γ és GM-CSF49 termelését is. Az IL-2 a bakteriális hordozórendszerekkel összefüggésben a legszélesebb körben vizsgált citokin. Az IL-2-t expresszáló S. Typhimurium Ty21a törzs orális beadása gátolta a hepatocelluláris karcinómát (HCC) egérmodellekben23,29. A Flagellin, amely a TLR5-ön keresztül aktiválja a veleszületett immunrendszert, kiváló immunterápiás adjuvánsnak bizonyult141. Csoportunk vastagbélrákot hordozó egereket kezelt heterológ flagellint expresszáló, attenuált ΔppGpp S. Typhimurium törzzsel, és kimutatta, hogy a TLR4 és TLR5 jelátviteli utakkal való együttműködés révén fokozza a tumorellenes immunitást. Ez a megközelítés elősegíti a makrofágok M2-M1 váltását is, és növeli a nitrogén-oxid szintjét a tumorokban20.
A tumor-asszociált antigéneket expresszáló mesterséges baktériumok szenzibilizálhatják a TME-ket és legyőzhetik a szabályozó T-sejtek által keltett öntoleranciát, ezáltal effektor és memória T-sejt válaszokat válthatnak ki az antigéntermelő tumorsejtekkel szemben142,143. Számos prosztatarák-asszociált antigénről számoltak be. A prosztata-specifikus antigén (PSA) elleni baktériumalapú vakcinákat több egérmodellben is tesztelték139,144. Az endogén PSA gén bejuttatása attenuált S. Typhimurium SL7207-gyel csökkentette az emberszabású prosztata őssejt antigénekkel szembeni immuntoleranciát és jelentősen késleltette a tumor növekedését84. A HER-2/neu143, NY-ESO-183, survivin88 és Mage-b145 elleni antigéneket alkalmazó génterápiás megközelítések szintén ígéretes daganatgátló hatást mutattak.
Nagy érdeklődés alakult ki az immunellenőrzési pontblokád (ICB) rákterápia területén. Az ICB-terápia klinikai vizsgálatokban elért sikerei ellenére csak néhány beteg profitál ebből a kezelésből. Az e hatás hátterében álló gazdaszervezeti ellenállásnak több oka is van, amelyek közül az immunszuppresszív TME a legfontosabb146,147 . Vizsgálatok bizonyítják, hogy a tumor baktériumokkal való kolonizációja proinflammatorikus reakciókat indukálhat, amelyek az IL-1β, TNF-α és IFN-γ emelkedett expressziójával, valamint NK- és T-sejt-aktivációval járnak, ezért az ICB és a bakteriális terápia kombinációja legyőzheti a gazdaszervezet rezisztenciáját131.
A tumor stroma célzott kezelése
Az angiogenezis fontos szerepet játszik a tumor növekedésében és metasztázisában. A tumor neovaszkularizáció célba vétele ígéretes irányt jelent a rákterápia számára. Az endosztatin a XVIII-as típusú kollagén 20 kDa C-terminális fragmentuma, amely dózisfüggő módon, nyilvánvaló mellékhatások és gyógyszerrezisztencia nélkül képes gátolni a tumoros érképződést148,149 . Xu és munkatársai klónozták az endosztatint és egy siRNS-t a transzkripció jelátvivő és aktivátor 3 (Stat3) ellen egy attenuált S. Typhimurium törzsben. Ezt követően tesztelték a törzs terápiás hatékonyságát ortotróp HCC-ben, és kimutatták, hogy képes gátolni a tumor proliferációját és metasztázisát, csökkenteni a tumor mikrovaszkulatúrájának mennyiségét, növelni a CD4+/CD8+ T-sejt-populációkat és számos gyulladásos citokin (köztük az IFN-γ és TNF-α) expressziós szintjét, valamint lefelé szabályozni a TGF-β, a szabályozó T-sejtek és a vaszkuláris endoteliális növekedési faktor (VEGF) expresszióját149. A VEGF és receptora (VEGFR) szabályozza a tumor angiogenezist121,145. Az extracelluláris VEGFR2 domént expresszáló, gyengített S. Typhimurium SL3261 orális beadása gátolta a tumor növekedését, neovaszkularizációját és tüdőmetasztázisát. Továbbá a CD4+ és CD8+ T-sejtek százalékos aránya is jelentősen megnőtt a tumor régiójában121. Az endoglin (CD105) a TGF-β receptor család tagja. A TGF-β1 és a hipoxia képes felszabályozni az endoglin gén promóterét, és ez a promóter igen aktív a tumoros endotélsejtekben. Ezért az endoglint a rákterápia célpontjának tekintik150. Paterson és munkatársai Listeria-alapú vakcinákat használtak a CD105, az Lm-LLO-CD105A és az Lm-LLO-CD105B ellen a mellrák kezelésére egérmodellben. A vakcinák erőteljes antiangiogenezis hatást és tumorellenes immunválaszt serkentettek, amely gátolta a primer és metasztatikus daganatokat151.
Géncsendesítés
A 20-25 bázispár hosszúságú, kettős szálú RNS-ek egy osztálya, amelyek specifikus célgének csendesítését közvetítik, ígéretes megközelítést jelentenek a rákterápiában. Az RNS-interferencia terápia legnagyobb akadálya azonban az, hogy a siRNS-eket specifikusan kell eljuttatni a daganatos régióba. A Stat363,122,149,152, IDO153,154, survivin155, Sox230 és a sejtciklus-asszociált polo-like kináz 1 (PLK1)57 elleni siRNS-ek baktériumalapú hordozórendszereit egér tumormodellekben tesztelték. A siRNS-Stat3-at kódoló eukarióta expressziós plazmidot hordozó attenuált S. Typhimurium törzs orális beadása fokozta az NK-sejtek aktivitását és a T-limfociták működését, és növelte a CD8+ T-sejtek arányát, míg csökkentette a CD4+ CD25+ szabályozó T-sejtek számát a tumorban; ezek a hatások a tumor növekedésének gátlásához és a tumort hordozó egerek túlélésének meghosszabbodásához vezettek122. A gazdaszervezet IDO expressziójának csendesítése shIDO-t expresszáló S. Typhimurium VNP20009 törzzsel jelentős ROS-termelő polimorfonukleáris neutrofilek általi tumorinfiltrációt váltott ki, ami elősegítette az intratumorális sejthalált és a B16F10 melanomák153 és a CT26 vagy MC38 vastagbélrák jelentős kontrollját156.
.