„Trojský mikrob“: Bakterie skrývají onkolytický virus před imunitním systémem a vnášejí ho přímo do nádorů

Onkolytické viry mohou zabíjet rakovinné buňky, ale často jsou bezmocné proti… naší imunitě: neutralizační protilátky zachycují viry v krvi a brání jim v dosažení nádoru. Tým z Columbia Engineering navrhl chytré řešení: skrýt virus uvnitř bakterie, která sama najde a osídlí nádor. V časopise Nature Biomedical Engineering představili platformu CAPPSID – „Koordinovaná aktivita prokaryot a pikornavirů pro bezpečné intracelulární doručení“. Bakterie Salmonella typhimurium produkuje RNA onkolytického viru Senecavirus A (SVA) a uvolňuje ji uvnitř nádorové buňky, odkud se virus vznese a šíří, přičemž zůstává neviditelný pro cirkulující protilátky. U imunokompetentních myší takový „zádrhel“ potlačil růst nádoru a fungoval i při stávající antivirové imunitě.

Pozadí studie

Onkolytické viry byly dlouho považovány za „samoreplikující se léky“: vybírají rakovinné buňky, replikují se uvnitř nich a spouštějí imunitní odpověď proti nádoru. Tento přístup má však přetrvávající systémovou bariéru – způsob podání. Při intravenózním podání jsou viry rychle zachyceny neutralizačními protilátkami a prvky vrozeného imunitního systému, část částic se „uchytí“ v játrech a slezině a pouze malá část dosáhne hustého, špatně prokrveného nádoru. Proto je mnoho klinických protokolů nuceno omezit se na intratumorální injekce, což zužuje rozsah indikací a ztěžuje léčbu vícečetných ložisek.

Souběžně s viry se vyvinula další větev „živých“ protinádorových látek – geneticky modifikované bakterie. Oslabené kmeny Salmonella, E. coli, Listeria atd. vykazují tumorotropismus: snadno osídlují hypoxické nádorové zóny a mohou sloužit jako nosiče pro lokální podávání cytotoxinů, cytokinů nebo genetických kazet. Bakteriální terapie však působí lokálně a je omezena rozsahem kolonizace: je obtížné dosáhnout buněk mimo „bakteriální hnízda“ a bezpečnost a ovladatelnost jsou vždy pod přísnou kontrolou regulačních orgánů.

Na tomto pozadí se myšlenka spojení silných stránek obou světů jeví logická. Dříve se pokoušely viry „štítit“ polymery, skrýt je v buňkách nosičích (například mezenchymálních kmenových buňkách), použít exosomy – všechny tyto přístupy částečně obcházejí protilátky, ale komplikují produkci a kontrolu. Bakterie jsou schopny samostatně najít nádor a doručit „náklad“ hluboko do tkáně; pokud se naučí vypustit virus přímo dovnitř nádorové buňky, je možné obejít systémový imunitní „protivzdušný deštník“ a současně rozšířit postiženou oblast za hranice kolonie v důsledku dalšího šíření viru.

Klíčem k translaci je kontrola bezpečnosti. Nahý onkolytický virus v bakterii by teoreticky mohl „zvolna se šířit“. Proto moderní platformy vytvářejí víceúrovňové fúze: virová RNA je syntetizována a uvolňována pouze v nádorové buňce a úplné sestavení virionů je závislé na „klíči“ – specifické proteáze nebo jiném faktoru, který dodává pouze bakterie. V důsledku toho virus zůstává „slepým pasažérem“, dokud nedosáhne cíle; imunitní systém ho v krevním řečišti nevidí; je vypuštěn cíleným způsobem a pravděpodobnost nekontrolovaného šíření je snížena. Tuto strategii vyvíjí nová práce a ukazuje, že „kurýrní bakterie“ může spolehlivě doručit onkolytický pikornovirus do nádoru a zapnout ho tam, kde je skutečně potřeba.

Jak to funguje

• Pozorovatel bakterií. Technické inženýrství S. typhimurium přirozeně dosahuje k nádoru a je schopno proniknout do rakovinných buněk. Uvnitř přepisuje virovou RNA (včetně genomu SVA v plné délce) pomocí specifických promotorů.
• Autolytický „spouštěč“. Bakterie je naprogramována k lýze v cytoplazmě nádorové buňky a současně uvolňuje virovou RNA a pomocný enzym. Virus zahájí replikační cyklus a infikuje sousední buňky.
• Bezpečnostní kontrola. Virus je dále modifikován: k sestavení zralých virionů potřebuje proteázový „klíč“ (například proteázu TEV), který dodává pouze bakterie. To omezuje nekontrolované šíření.
• „Štít“ před protilátkami. Zatímco virová RNA je „zabalena“ v bakteriích, neutralizační protilátky v krvi ji nevidí, což napomáhá jejímu doručení k nádoru.

Co ukázaly experimenty

• V kultuře: CAPPSID spustil plnohodnotnou infekci SVA a šíření viru mezi buňkami neinfikovanými bakterií (včetně linií neuroendokrinního karcinomu plic H446).
• U myší intratumorální a intravenózní podání CAPPSIDU inhibovalo růst nádoru a umožnilo robustní replikaci viru; v některých modelech byly subkutánní nádory SCLC zcela eradikovány.
• Imunitní „imunita proti šumu“: systém fungoval i za přítomnosti neutralizačních protilátek proti SVA: bakterie doručili genom do nádoru a virus byl vypuštěn „za obrannou linii“.
• Kontrola šíření: Podmíněná závislost viru na bakteriální proteáze mu umožnila omezit počet infekčních cyklů mimo původní buňku – další vrstvu bezpečnostní kontroly.

Proč je to důležité (a jak se to liší od konvenčních přístupů)

Klasické onkolytické viry trpí dvěma problémy: protilátky je zachycují v krvi a systémové šíření s sebou nese rizika toxicity. Naopak uměle vytvořené bakterie milují nádory, ale působí lokálně a jen těžko se jim „dostává“ na periferii novotvaru. CAPPSID kombinuje silné stránky obou světů:

• podání bakteriemi → vyšší šance na dosažení nádoru, obejití protilátek;
• virus uvnitř → infikuje sousední buňky a rozšiřuje oblast svého působení za hranice bakteriální kolonie;
• Vestavěná „pojistka“ ve formě viru vyžadujícího bakteriální proteázu snižuje riziko nekontrolovaného šíření.

Technické detaily

• U Salmonella byly promotory patogenních ostrovů SPI-1/SPI-2 rekrutovány k přesné aktivaci transkripce virové RNA a lyzačních proteinů (HlyE, φX174 E) ve správný čas a na správném místě.
• Testovali jak replikony (samoamplifikující se, ale nerozšiřující se RNA), tak i SVA plné délky, která byla účinnější při rozšiřování léze reinfekcí.
• Proteáza TEV byla použita jako „externí klíč“ k sestavení virionů: bez ní virus „nedozrává“.

Omezení a otázky k budoucímu použití

• Prozatím se jedná o preklinickou fázi: buňky, imunokompetentní myši, omezený soubor nádorových modelů; ortotopické modely a GLP toxikologie jsou před námi.
• Je nutné důkladné posouzení bezpečnosti bakterií během systémového podávání a odolnosti „pojistky“ vůči mutačnímu úniku viru (autoři již stanovují výběr míst incize, která snižují pravděpodobnost reverzí).
• Skutečná klinika bude vyžadovat kmeny s prokázanou bezpečností (např. deriváty lidské atenuované salmonely) a promyšlenou kombinaci s imunoterapií.

Co by to mohlo znamenat zítra?

• Nové „živé léky“ pro solidní nádory, u kterých je hlavní překážkou jejich podání.
• Personalizace virového cíle: SVA vykazuje tropismus pro neuroendokrinní nádory; teoreticky by platforma mohla být znovu využita pro jiné onkolytické pikornaviry nebo replikony.
• Snížení spotřeby virových částic a rizika systémových vedlejších účinků v důsledku lokálního uvolňování v místě infekce.

Závěr

Inženýři proměnili bakterie v „živou kapsidu“, která virus skrývá před protilátkami, doručuje ho do nádoru a poskytuje klíč k jeho bezpečnému uvedení dovnitř. U myší to omezuje růst nádoru a obchází antivirovou imunitu – dalším krokem je potvrdit bezpečnost a přizpůsobitelnost platformy cestou ke klinickým studiím.

Zdroj: Singer ZS, Pabón J., Huang H. a kol. Upravené bakterie uvolňují a kontrolují onkolytický virus. Nature Biomedical Engineering (online 15. srpna 2025). doi: 10.1038/s41551-025-01476-8.