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Diseñan “ropa invisible” para que bacterias entreguen fármacos a tumores

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Madrid, 22 de marzo. (Europa Press) –

Investigadores de la Universidad de Ingeniería de Columbia y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Columbia han desarrollado un sistema de “reloj” que permite que las bacterias terapéuticas se oculten temporalmente del sistema inmunológico, administren medicamentos a los tumores de manera más efectiva y eliminen las células cancerosas en ratones.

Mediante la manipulación del ADN de los microorganismos, programaron los circuitos genéticos que controlan la superficie de las bacterias, creando una molécula que las “une”, explica en un artículo publicado en la revista Nature Biotechnology.

“Lo más emocionante de este trabajo es que podemos controlar el sistema dinámicamente”, dice Tal Tanino, profesor de ingeniería biomédica, com leong, Samuel H. Zheng es profesor de Ingeniería Biomédica Samuel H.

“Podemos controlar cuánto tiempo sobreviven las bacterias en la sangre humana y aumentar el nivel máximo de tolerancia de las bacterias”, explica. “Nuestro sistema abre una nueva estrategia de administración de bacterias en la que las bacterias se pueden inyectar en el tumor accesible.

Los investigadores se centraron en los polisacáridos capsulares (PAC), polímeros de azúcar que pueden recubrir superficies bacterianas. En la naturaleza, los PAC ayudan a protegerse del ataque de muchas bacterias, incluido el sistema inmunitario.

“Transmitimos la estructura PAC de E. coli, la mutación probiótica de Nissle 1917″, explica Tetsuhiro Harimoto, estudiante de doctorado en el laboratorio de Tanino y coautor del estudio. அமைப்பு; Sin PAC, pierden su protección de coagulación y pueden eliminarse del cuerpo. Así que decidimos intentar crear un interruptor de encendido/apagado útil”.

Para ello, los investigadores diseñaron un nuevo sistema CAP, al que llamaron trigger CAP o iCAP. Controlan el sistema iCAP proporcionando una señal externa, una pequeña molécula llamada IPTG, que permite la transformación programable y dinámica de la superficie celular de la ‘E’. Meta ‘.

El equipo descubrió que iCAP puede controlar cuánto tiempo pueden sobrevivir las bacterias en la sangre humana al alterar las interacciones bacterianas con los sistemas inmunitarios (como la purificación de la sangre y la pococitosis). Collie iCAP.’

Aunque el uso de bacterias para el tratamiento es un enfoque nuevo y alternativo para tratar una amplia gama de cánceres, existen muchos desafíos, especialmente su toxicidad. A diferencia de muchas medicinas tradicionales, estas bacterias están vivas y pueden multiplicarse en el cuerpo.

Además, el sistema inmunitario del cuerpo los encuentra extraños y peligrosos, lo que provoca una reacción inflamatoria alta (demasiadas bacterias indican demasiada toxicidad debido a demasiada inflamación) o eliminan las bacterias demasiado rápido, lo que significa que muy pocas bacterias no son eficaces. tratamiento.

Jaisung Han, investigador de posgrado en Tanino and Leong Labs, quien codirigió el proyecto, señala: “En los ensayos clínicos, estas toxinas demostraron ser un problema importante, controlando el nivel de bacterias y comprometiendo la eficacia. Algunos ensayos tuvieron que ser descontinuado debido a toxicidad severa.

Las mejores bacterias pueden eludir el sistema inmunitario al ingresar al cuerpo y llegar efectivamente al tumor. Una vez en el tumor, deben ser removidos a otras partes del cuerpo para reducir la toxicidad.

Usando iCAP, el equipo usó muestras de tumores de ratón para demostrar que el nivel máximo de tolerancia de las bacterias se puede aumentar hasta 10 veces. Combinaron cepas de ‘e’. El objetivo ‘para que llegue al tumor, excluyendo el sistema inmunológico. Porque no entregan IPTG en el cuerpo, ‘e. Cole iCAP ‘perdió su coagulación con el tiempo y fue fácil de destruir en otras partes del cuerpo, reduciendo así la toxicidad.

Para verificar su eficacia, los investigadores’ e. coli iCAP ‘produce una toxina antitumoral y fue capaz de reducir el crecimiento tumoral en modelos de ratones con cáncer de colon y de mama en lugar de estar en el grupo de control sin el sistema iCAP.

El equipo también demostró el control de la migración bacteriana dentro del organismo. Estudios anteriores han demostrado que los tumores liberan niveles bajos de bacterias a medida que crecen. Para este nuevo estudio, el equipo de Columbia utilizó iCAP para demostrar que pueden controlar la fuga de bacterias de un tumor y su transferencia a otros tumores.

Ellos son Coli iCAP ‘se alimentó con agua a ratones con IPTG dentro de un tumor, donde iCAP se activó y se vio como E. Cole iCAP ‘escapó y migró a tumores no inyectados.

El equipo está explorando varias áreas de estudio. Hay más de 80 tipos diferentes de CAP y son solo para ‘E’. Puede diseñarse utilizando enfoques similares a los de ‘coli’ y muchos otros tipos de bacterias. Además, CAP no es la única molécula en la superficie de las bacterias, otras moléculas de superficie pueden controlarse de manera similar.

Además, aunque iCAP es monitoreado externamente por IPTG en este ejemplo, se pueden usar otros sistemas de monitoreo, como biosensores, para monitorear automáticamente las propiedades de la superficie de las bacterias tratadas.

El equipo, en colaboración con el Centro Integral de Cáncer Herbert Irving y el Instituto de Ciencia de Datos de Columbia, dice que la traducción médica es el próximo gran desafío que quieren abordar.

“A pesar de numerosos estudios de laboratorio que muestran diferentes formas de atrapar microorganismos, es muy difícil aplicar este poderoso tratamiento a un cuerpo animal o humano complejo”, dice Harimoto. Debido a que los humanos son 250 veces más sensibles a las endotoxinas bacterianas que los ratones, esperamos que nuestros resultados tengan un mayor impacto en los pacientes humanos que en los ratones”.

Por su parte, Leong dijo: “El tratamiento del cáncer bacteriano tiene ventajas únicas sobre el tratamiento farmacológico convencional, como la focalización eficaz en el tejido tumoral y la liberación de fármacos programables. Sin embargo, su toxicidad potencial ha limitado todo su potencial. El método de camuflaje presentado en este estudio puede resolver este importante problema”.

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Redacción Prensa
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