"จุลินทรีย์โทรจัน": แบคทีเรียซ่อนไวรัส Oncolytic จากระบบภูมิคุ้มกันและส่งมันเข้าสู่เนื้องอกโดยตรง

ไวรัสออนโคไลติกสามารถฆ่าเซลล์มะเร็งได้ แต่มักไม่มีพลังต่อต้าน... ภูมิคุ้มกันของเรา: แอนติบอดีที่ทำลายเซลล์จะสกัดกั้นไวรัสในเลือด ป้องกันไม่ให้ไวรัสเข้าถึงเนื้องอก ทีมวิจัยจาก Columbia Engineering ได้เสนอวิธีแก้ปัญหาที่ชาญฉลาด: ซ่อนไวรัสไว้ในแบคทีเรียที่ค้นพบและแพร่พันธุ์ในเนื้องอกด้วยตัวเอง ใน วารสาร Nature Biomedical Engineeringพวกเขาได้นำเสนอแพลตฟอร์ม CAPPSID - "การทำงานร่วมกันของโปรคาริโอตและพิคอร์นาไวรัสเพื่อการนำส่งภายในเซลล์อย่างปลอดภัย" แบคทีเรียSalmonella typhimuriumสร้าง RNA ของไวรัสออนโคไลติก Senecavirus A (SVA) และปล่อยมันเข้าไปในเซลล์เนื้องอก ซึ่งเป็นจุดที่ไวรัสจะแพร่พันธุ์และแพร่กระจาย โดยแอนติบอดีที่ไหลเวียนอยู่จะมองไม่เห็น ในหนูที่มีภูมิคุ้มกันปกติ "อุปสรรค" ดังกล่าวช่วยยับยั้งการเติบโตของเนื้องอกและได้ผลแม้กับภูมิคุ้มกันไวรัสที่มีอยู่

ความเป็นมาของการศึกษา

ไวรัสที่ทำลายเซลล์มะเร็งถูกมองว่าเป็น "ยาที่จำลองตัวเอง" มานานแล้ว โดยไวรัสจะเลือกเซลล์มะเร็ง แบ่งตัวภายในเซลล์ และกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกันต่อเนื้องอก แต่วิธีการนี้มีอุปสรรคในระบบที่ยั่งยืน นั่นคือการนำส่ง เมื่อให้ยาทางหลอดเลือดดำ ไวรัสจะถูกสกัดกั้นอย่างรวดเร็วโดยแอนติบอดีที่ทำลายเซลล์มะเร็งและส่วนประกอบของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด อนุภาคบางส่วนจะ "ติด" อยู่ในตับและม้าม และมีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่เข้าถึงเนื้องอกที่มีความหนาแน่นและเลือดไหลเวียนไม่ดี ดังนั้น โปรโตคอลทางคลินิกจำนวนมากจึงถูกบังคับให้จำกัดตัวเองอยู่แค่การฉีดเข้าเนื้องอก ซึ่งทำให้ขอบเขตของข้อบ่งใช้แคบลงและทำให้การรักษาหลายจุดเป็นไปได้ยาก

ควบคู่ไปกับไวรัส ก็มีการพัฒนาสารต้านเนื้องอก “ที่มีชีวิต” อีกสาขาหนึ่ง นั่นคือแบคทีเรียที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรม สายพันธุ์ที่อ่อนแอลงของเชื้อ Salmonella, E. coli, Listeriaและอื่นๆ แสดงให้เห็นถึงการตอบสนองต่อเนื้องอกแบบทูโมโทรปิซึม (tumorotropism) พวกมันสามารถแพร่กระจายไปยังบริเวณเนื้องอกที่ขาดออกซิเจนได้ง่าย และสามารถทำหน้าที่เป็นพาหะนำส่งไซโตท็อกซิน ไซโตไคน์ หรือคาสเซ็ตต์ทางพันธุกรรมได้ อย่างไรก็ตาม การรักษาด้วยแบคทีเรียจะออกฤทธิ์เฉพาะที่และถูกจำกัดด้วยขนาดของการล่าอาณานิคม การเข้าถึงเซลล์ภายนอก “รังแบคทีเรีย” เป็นเรื่องยาก และความปลอดภัยและความสามารถในการควบคุมจะอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างใกล้ชิดของหน่วยงานกำกับดูแล

เมื่อพิจารณาจากภูมิหลังเช่นนี้ แนวคิดที่จะผสานจุดแข็งของทั้งสองโลกเข้าด้วยกันจึงดูสมเหตุสมผล ก่อนหน้านี้มีความพยายามที่จะ “ป้องกัน” ไวรัสด้วยโพลิเมอร์ ซ่อนไวรัสไว้ในเซลล์พาหะ (เช่น เซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคมอล) และใช้เอ็กโซโซม ซึ่งวิธีการเหล่านี้ล้วนเลี่ยงผ่านแอนติบอดีได้บางส่วน แต่การผลิตและการควบคุมกลับมีความซับซ้อน แบคทีเรียสามารถค้นหาเนื้องอกได้ด้วยตนเองและส่ง “สินค้า” เข้าไปในเนื้อเยื่อลึก หากแบคทีเรียได้รับการฝึกให้ปล่อยไวรัสเข้าไปในเซลล์เนื้องอกโดยตรง ก็จะสามารถเลี่ยงผ่าน “ร่มต้านอากาศ” ของระบบภูมิคุ้มกัน และขยายพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบออกไปนอกโคโลนีได้ในขณะเดียวกัน เนื่องจากไวรัสจะแพร่กระจายต่อไป

กุญแจสำคัญของการแปลรหัสคือการควบคุมความปลอดภัย ไวรัสออนโคไลติกที่ยังไม่ผ่านการฆ่าเชื้อในแบคทีเรียสามารถ "แพร่พันธุ์" ได้ในทางทฤษฎี นั่นเป็นเหตุผลที่แพลตฟอร์มสมัยใหม่สร้างฟิวส์หลายระดับ: RNA ของไวรัสจะถูกสังเคราะห์และปล่อยออกมาเฉพาะในเซลล์เนื้องอก และการประกอบตัวของไวเรียนทั้งหมดจะขึ้นอยู่กับ "กุญแจ" นั่นคือโปรตีเอสเฉพาะหรือปัจจัยอื่นที่แบคทีเรียเท่านั้นที่จัดหาให้ ด้วยเหตุนี้ ไวรัสจึงยังคงเป็น "ผู้โดยสารที่มองไม่เห็น" จนกว่าจะถึงเป้าหมาย ระบบภูมิคุ้มกันจะมองไม่เห็นมันในกระแสเลือด มันถูกปล่อยออกไปในลักษณะที่กำหนดเป้าหมาย และลดความน่าจะเป็นของการแพร่กระจายที่ไม่สามารถควบคุมได้ นี่คือกลยุทธ์ที่งานวิจัยใหม่พัฒนาขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่า "แบคทีเรียผู้ส่งสาร" สามารถส่งพิคอร์โนไวรัสที่มีฤทธิ์ออนโคไลติกไปยังเนื้องอกได้อย่างน่าเชื่อถือ และเปิดใช้งานในจุดที่จำเป็นจริงๆ

วิธีการทำงาน

• นักส่องแบคทีเรียS. typhimurium วิศวกรรม สามารถเข้าถึงเนื้องอกได้ตามธรรมชาติและสามารถแทรกซึมเข้าไปในเซลล์มะเร็งได้ ภายในเซลล์จะถอดรหัส RNA ของไวรัส (รวมถึงจีโนม SVA แบบเต็มความยาว) โดยใช้โปรโมเตอร์เฉพาะ
• "ตัวกระตุ้น" อัตโนมัติ แบคทีเรียถูกโปรแกรมให้สลายตัวในไซโทพลาสซึมของเซลล์มะเร็ง และปล่อย RNA ของไวรัสและเอนไซม์เสริมออกมาพร้อมกัน ไวรัสจะเริ่มวงจรการจำลองตัวเองและแพร่เชื้อไปยังเซลล์ข้างเคียง
• การควบคุมความปลอดภัย ไวรัสถูกดัดแปลงเพิ่มเติม: เพื่อประกอบไวรัสที่โตเต็มที่ ไวรัสจำเป็นต้องใช้ "กุญแจ" โปรตีเอส (เช่น โปรตีเอส TEV) ซึ่งได้รับจากแบคทีเรียเท่านั้น วิธีนี้ช่วยจำกัดการแพร่กระจายที่ไม่สามารถควบคุมได้
• "เกราะป้องกัน" จากแอนติบอดี แม้ว่า RNA ของไวรัสจะ "บรรจุ" อยู่ในแบคทีเรีย แต่แอนติบอดีที่เป็นกลางในเลือดจะมองไม่เห็น ซึ่งช่วยให้นำส่งไปยังเนื้องอกได้

สิ่งที่การทดลองแสดงให้เห็น

• ในวัฒนธรรม: CAPPSID กระตุ้นให้เกิดการติดเชื้อ SVA เต็มรูปแบบและการแพร่กระจายของไวรัสในเซลล์ที่ไม่ได้รับการติดเชื้อแบคทีเรีย (รวมถึงเซลล์มะเร็งปอดต่อมไร้ท่อ H446)
• ในหนู การให้ CAPPSID เข้าเนื้องอกและทางเส้นเลือดดำสามารถยับยั้งการเติบโตของเนื้องอกและทำให้ไวรัสสามารถจำลองได้อย่างแข็งแกร่ง ในบางรุ่น เนื้องอก SCLC ใต้ผิวหนังถูกกำจัดจนหมดสิ้น
• “ภูมิคุ้มกันต่อสัญญาณรบกวน” ของระบบภูมิคุ้มกัน: ระบบทำงานได้แม้จะมีแอนติบอดีที่เป็นกลางต่อ SVA แบคทีเรียจะส่งจีโนมไปยังเนื้องอก และไวรัสก็ถูกส่งไป “เบื้องหลังแนวป้องกัน”
• การควบคุมการแพร่กระจาย: การที่ไวรัสต้องพึ่งโปรตีเอสของแบคทีเรียแบบมีเงื่อนไขทำให้สามารถจำกัดจำนวนรอบของการติดเชื้อภายนอกเซลล์ดั้งเดิมได้ ซึ่งถือเป็นชั้นการควบคุมความปลอดภัยเพิ่มเติม

เหตุใดสิ่งนี้จึงสำคัญ (และแตกต่างจากแนวทางทั่วไปอย่างไร)

ไวรัสที่ทำลายเซลล์มะเร็งแบบคลาสสิกมีปัญหาสองประการ คือ แอนติบอดีจะสกัดกั้นไวรัสในเลือด และการแพร่กระจายไปทั่วร่างกายมีความเสี่ยงต่อการเกิดพิษ ในทางกลับกัน แบคทีเรียที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรมจะชอบเนื้องอก แต่กลับออกฤทธิ์เฉพาะที่และเข้าถึงบริเวณรอบนอกของเนื้องอกได้ยาก CAPPSID ผสานจุดแข็งของทั้งสองสิ่งนี้เข้าด้วยกัน:

• การส่งมอบผ่านแบคทีเรีย → มีโอกาสสูงที่จะเข้าถึงเนื้องอกโดยหลีกเลี่ยงแอนติบอดี
• ไวรัสภายใน → ติดเชื้อเซลล์ข้างเคียงและขยายขอบเขตการออกฤทธิ์เกินขอบเขตของกลุ่มแบคทีเรีย
• “ฟิวส์” ในตัวในรูปแบบของไวรัสที่ต้องใช้โปรตีเอสของแบคทีเรียช่วยลดความเสี่ยงของการแพร่กระจายที่ไม่สามารถควบคุมได้

รายละเอียดทางเทคนิค

• ในSalmonellaโปรโมเตอร์เกาะก่อโรค SPI-1/SPI-2 ได้รับการคัดเลือกมาเพื่อกระตุ้นการถอดรหัสของ RNA ของไวรัสและโปรตีนไลซิส (HlyE, φX174 E) อย่างแม่นยำในเวลาและสถานที่ที่เหมาะสม
• พวกเขาได้ทำการทดสอบทั้งเรพลิคอน (RNA ที่ขยายตัวได้เองแต่ไม่แพร่กระจาย) และ SVA แบบเต็มความยาว ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าในการขยายขอบเขตของรอยโรคผ่านการติดเชื้อซ้ำ
• โปรตีเอส TEV ถูกใช้เป็น “กุญแจภายนอก” ในการประกอบไวรัส: หากไม่มีโปรตีเอสนี้ ไวรัส “จะไม่เจริญเติบโต”

ข้อจำกัดและคำถามสำหรับการอ้างอิงในอนาคต

• ในขณะนี้ยังอยู่ในช่วงก่อนการทดลองทางคลินิก: เซลล์ หนูที่มีภูมิคุ้มกัน ชุดโมเดลเนื้องอกที่จำกัด โมเดลออร์โธโทปิก และพิษวิทยา GLP ยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา
• จำเป็นต้องมีการประเมินความปลอดภัยของแบคทีเรียอย่างละเอียดในระหว่างการบริหารระบบและความต้านทานของ "ฟิวส์" ต่อการหลบหนีของไวรัสที่กลายพันธุ์ (ผู้เขียนได้วางแนวทางการเลือกตำแหน่งการผ่าตัดที่ลดโอกาสการกลับเป็นซ้ำแล้ว)
• คลินิกจริงจะต้องใช้สายพันธุ์ที่มีความปลอดภัยที่พิสูจน์แล้ว (เช่นอนุพันธ์ Salmonella ที่ลดความรุนแรงในมนุษย์) และการผสมผสานที่คิดมาอย่างดีกับภูมิคุ้มกันบำบัด

พรุ่งนี้สิ่งนี้จะหมายถึงอะไร?

• 'ยามีชีวิต' ใหม่สำหรับเนื้องอกแข็งซึ่งการส่งมอบถือเป็นคอขวดหลัก
• การปรับแต่งเป้าหมายไวรัส: SVA แสดงให้เห็นถึงการดึงดูดสำหรับเนื้องอกต่อมไร้ท่อในระบบประสาท ในทางทฤษฎี แพลตฟอร์มนี้สามารถนำไปใช้ใหม่สำหรับพิคอร์นาไวรัสหรือเรพลิคอนที่ทำลายเซลล์อื่นๆ ได้
• การลดการบริโภคอนุภาคไวรัสและความเสี่ยงของผลข้างเคียงในระบบอันเนื่องมาจากการแพร่กระจายในบริเวณที่ติดเชื้อ

บทสรุป

วิศวกรได้เปลี่ยนแบคทีเรียให้กลายเป็น "แคปซิดที่มีชีวิต" ซึ่งซ่อนไวรัสจากแอนติบอดี นำส่งไวรัสไปยังเนื้องอก และเป็นกุญแจสำคัญในการนำไวรัสเข้าสู่ภายในเซลล์อย่างปลอดภัย ในหนู การทำเช่นนี้จะยับยั้งการเติบโตของเนื้องอกและหลีกเลี่ยงภูมิคุ้มกันไวรัส ขั้นตอนต่อไปคือการยืนยันความปลอดภัยและความสามารถในการปรับแต่งของแพลตฟอร์มนี้ก่อนการทดลองทางคลินิก

ที่มา: Singer ZS, Pabón J., Huang H. และคณะแบคทีเรียที่ถูกออกแบบทางวิศวกรรมปล่อยและควบคุมไวรัสที่ทำให้เกิดมะเร็งNature Biomedical Engineering (ออนไลน์ 15 สิงหาคม 2568) doi: 10.1038/s41551-025-01476-8