Onkolytische Virotherapie: Bakterien als Trojanisches Pferd

Forschende aus den USA haben ein neues System entwickelt, das Viren mithilfe von Bakterien in Tumoren einschleust. Im Mausmodell konnten sie so das Immunsystem umgehen und den Krebs effektiv bekämpfen.

Ein Team der Columbia Engineering hat eine potenzielle Krebstherapie entwickelt, die Bakterien und Viren als Team zusammenarbeiten lässt. Die neue Plattform kombiniert dabei die Fähigkeit der Bakterien, Tumore zu finden und anzugreifen, mit der natürlichen Vorliebe des Virus, Krebszellen zu infizieren und abzutöten.

Manipulierte Kooperation

Das System mit dem Namen CAPPSID (kurz für Coordinated Activity of Prokaryote and Picornavirus for Safe Intracellular Delivery) wurde unter der Leitung von Tal Danino, außerordentlicher Professor für Biomedizintechnik an der Columbia Engineering, entwickelt und in der Fachzeitschrift „Nature Biomedical Engineering“ beschrieben.

Laut den Autoren ist diese an Mäusen validierte Technologie das erste Beispiel für eine direkt manipulierte Kooperation zwischen Bakterien und krebshemmenden Viren. „Indem wir bakterielle Technik mit synthetischer Virologie verbinden, wollen wir den Weg für Multiorganismus-Therapien ebnen, die weit mehr leisten können, als ein einzelner Mikroorganismus allein leisten könnte“, erläutert Co-Erstautor Dr. Zakary Singer.

Tarnung vor dem Immunsystem

Eine der größten Hürden bei der onkolytischen Virotherapie ist das körpereigene Abwehrsystem. Besitzt ein Patient Antikörper gegen das Virus – aufgrund einer vorangegangenen Infektion oder Impfung – können diese das Virus neutralisieren, bevor es den Tumor erreicht. Das Team der Columbia Engineering umging dieses Problem, indem es das Virus in Bakterien einschleuste.

„Die Bakterien wirken wie eine Tarnkappe. Sie verbergen das Virus vor zirkulierenden Antikörpern und transportieren es dorthin, wo es benötigt wird“, so Singer. Diese Strategie sei besonders wichtig bei Viren, denen Menschen vermehrt im Alltag ausgesetzt sind.

Bakterien steuern Tumor gezielt an

Die bakterielle Hälfte des Systems besteht aus Salmonella typhimurium – eine Bakterienart, die von selbst in die sauerstoffarme, nährstoffreiche Umgebung in Tumoren wandert. „Wir haben die Bakterien so programmiert, dass sie als Trojanisches Pferd fungieren. Sie schleusen die virale RNA in Tumore ein und lysieren sich dann direkt in den Krebszellen selbst, um das virale Genom freizusetzen, das sich dann zwischen den Krebszellen ausbreiten kann“, erklärt Singer weiter.

Indem sie den „Tumor-Such-Instinkt“ der Bakterien und die Fähigkeit des Virus, sich in Krebszellen zu replizieren, ausnutzten, entwickelten die Forschenden ein Transportsystem, das sowohl in den Tumor eindringen als sich auch dort ausbreiten kann – eine Anforderung, die bakterielle und virusbasierte Ansätze bisher nicht erfüllen konnten.

Schutz vor unerwünschter Ausbreitung

Ein zentrales Anliegen jeder Therapie, die auf Lebendviren basiert, ist die Kontrolle ihrer Ausbreitung über den Tumor hinaus. Das neue System löst dieses Problem, indem es sicherstellt, dass sich das Virus ohne ein Molekül, das es nur von den Bakterien erhält, nicht ausbreiten kann. Da die Bakterien im Tumor verbleiben, ist diese lebenswichtige Komponente, eine Protease, nirgendwo sonst im Körper verfügbar.

„Verbreitungsfähige Viruspartikel konnten sich nur in der Nähe von Bakterien bilden, die für die Reifung des manipulierten Virus unerlässlich sind. So wird eine synthetische Abhängigkeit zwischen den Mikroben geschaffen“, sagt Singer. Selbst wenn das Virus also dem Tumor entkommt, breitet es sich nicht in gesundem Gewebe aus.

„Toolkit“ aus viralen Therapien

Dieses Bakterien-Virus-System soll zukünftig auch in der Klinik Anwendung finden. Einige Autoren haben im Zusammenhang mit dieser Studie bereits eine Patentanmeldung eingereicht. „Wir arbeiten derzeit an der klinischen Translation unserer Technologie“, kommentiert Co-Erstautor Jonathan Pabón, Doktorand an der Columbia University, abschließend.

In Zukunft möchte das Team den Ansatz an einem breiteren Spektrum von Krebsarten unter Verwendung verschiedener Tumorarten, Mausmodelle, Viren und Wirkstoffe testen. Ziel ist die Entwicklung eines „Toolkits“ aus viralen Therapien, die spezifische Bedingungen innerhalb einer Zelle erkennen und darauf reagieren können. Die Wissenschaftler überprüfen außerdem, wie dieses System mit Bakterienstämmen kombiniert werden kann, die sich in klinischen Studien bereits als sicher erwiesen haben.

(mkl/BIERMANN)