Исследователи разрабатывают лечение рака с использованием искусственно созданных бактерий за 1 доллар

Что, если одна доза в один доллар могла бы вылечить рак?

Группа исследователей из нескольких университетов при поддержке федерального финансирования разрабатывает высокоэффективный бактериальный терапевтический препарат для более точного воздействия на рак, чтобы сделать лечение более безопасным за счет одной дозы в 1 доллар.

Традиционно методы лечения рака были ограничены в своих возможностях. эффективность в лечении пациентов. Некоторые из них, такие как лучевая и химиотерапия, вызывают вредные побочные эффекты, тогда как другие, как правило, приводят к низкой реакции пациентов, не говоря уже о стоимости лечения. По данным Сети действий по борьбе с раком Американского онкологического общества, 73% людей, переживших рак, и пациентов были обеспокоены тем, как они собираются оплатить стоимость лечения рака, а 51% заявили, что у них есть долги за лечение. Например, современная терапия рака может стоить до 1 000 000 долларов.

Техасский университет A&M и Университет Миссури возглавляют усилия по разработке недорогого, безопасного и контролируемого лечения рака. Исследователи получили грант в размере 20 миллионов долларов от Агентства перспективных исследовательских проектов здравоохранения (ARPA-H) на борьбу с раком. Четырехлетний проект является частью инициативы нынешней администрации Cancer Moonshot, направленной на продвижение и увеличение финансирования исследований рака. Это один из первых проектов, финансируемых недавно созданным агентством, целью которого является ускорение улучшения показателей здоровья каждого человека путем поддержки разработки высокоэффективных решений наиболее сложных проблем здравоохранения общества.

Быстрый анализ клеток

12 миллионов долларов из гранта пойдут Техасской инженерной экспериментальной станции A&M/Texas A&M, где соруководители исследователи д-р. Арум Хан, Джим Сонг и Челси Ху разрабатывают синтетические программируемые бактерии для иммунно-направленного уничтожения опухолевой среды (SPIKE). Идея состоит в том, чтобы создать бактерии, которые помогут Т-клетки убивают раковую ткань, уничтожают себя, как только рак исчезнет, ​​и безопасно покидают тело как человеческие отходы.

SPIKE могут специфически воздействовать на опухолевые клетки. А поскольку он нацелен только на раковую ткань, а не на окружающие здоровые клетки, безопасность пациента возрастает в геометрической прогрессии. Для меня большая честь быть в этой команде, занимающейся решением серьезной проблемы со здоровьем, которая затрагивает множество людей».

Арум Хан, профессор Texas Instruments кафедры электротехники и вычислительной техники

Лаборатория Хана разрабатывает высокопроизводительные микрофлюидные системы, которые могут быстро обрабатывать и проверять огромные бактериальные терапевтические библиотеки, по одной клетке за раз, чтобы быстро идентифицировать наиболее перспективные методы лечения. Эти системы созданы за счет интеграции методов микропроизводства и биотехнологий для создания системы обработки жидкостей объемом пико-литр, которая может точно анализировать отдельные клетки с высокой точностью и высокой скоростью, создавая устройства для быстрого анализа отдельных клеток.

«Основная задача — выяснить, как на самом деле разработать эти сложные микроустройства, которые позволят нам проводить миллионы и миллионы полностью автоматизированных тестов практически без ручного или человеческого вмешательства», — сказал Хан. «Это инженерная задача».

Спасение противоопухолевых иммунных клеток

Пока Хан изобретает и проектирует микроустройства, Сун -; иммунолог с опытом работы в области микробного патогенеза, биологии Т-клеток и иммунотерапии на основе Т-клеток -; последние пять лет занимается бактериальной иммунотерапией. Определенные бактерии, известные как Бруцелла мелитенсис могут манипулировать микроокружением человеческого тела и стимулировать противоопухолевый иммунитет, опосредованный Т-клетками, для лечения как минимум четырех типов рака.

«Мы работаем над улучшением Бруцелла мелитенсис Чтобы более эффективно предотвращать или подавлять рост опухоли», — сказал Сонг, профессор Техасской медицинской школы A&M. «Наш нынешний подход предполагает выяснение того, как создать бактерии для спасения противоопухолевых иммунных клеток, повышая их эффективность в уничтожении опухолевых клеток.

«Данные на сегодняшний день показывают, что БруцеллаЕго эффективность значительно выше, чем у других методов лечения рака, таких как Chimeric. антиген терапия Т-клеточными рецепторами и терапия рецепторами Т-клеток с показателем эффективности более 70%», — сказал Сонг.

Безопасная и контролируемая терапия

Пока Сун продолжает проверять эффективность бактерий на моделях рака, Ху, доцент кафедры химической инженерии Арти Макферрина и биолог-синтетик, работает над тем, чтобы живые бактериальные терапевтические средства были безопасными и контролируемыми.

” Бруцелла Было доказано, что штамм, который мы используем, безопасен для хозяев, поскольку он представляет собой аттенуированную версию, а это означает, что ключевой ген, необходимый для вирулентности бактерий, был удален», — сказал Ху. «В конечном счете, мы хотим контролировать скорость распространения бактерий. рост, где он растет в среде опухоли, и его способность самоуничтожиться, когда его миссия будет завершена».

Чтобы контролировать скорость роста, гены бактерии будут изменены, чтобы регулировать ее популяцию и колебаться вокруг определенного заданного значения. Ху также планирует внедрить в бактерии биосенсоры, которые позволят им различать здоровые ткани и опухолевые ткани, чтобы гарантировать, что они растут только в микроокружении опухоли.

Бактерия будет оснащена рецептором, гарантирующим, что после исчезновения рака пациент сможет принимать антибиотики, которые будут сигнализировать бактерии о необходимости разрезать себя на части и безопасно удалить из организма пациента.

«Мы, люди, на самом деле покрыты бактериями, и многие заболевания вызваны дисбалансом в этих бактериальных сообществах», — сказал Ху. «Например, в то время как у некоторых людей невероятно хрупкий желудок, у других крепкий. Наука, лежащая в основе этого, заключается в том, что у людей с сильной иммунной и пищеварительной системами в кишечнике есть здоровое сообщество бактериальных клеток. Существует большой потенциал в живых терапевтических средствах. .”

«Это действительно прекрасная возможность иметь невероятную команду, обладающую опытом и способную продвигать эту технологию на передовую», — сказал Ху. «Поэтому цель такого рода — добраться до клиники и предоставить пациентам эффективное лечение рака по цене менее 1 доллара за дозу».

Решение сложных проблем с использованием нетрадиционных подходов

В число других соавторов входят доктор Чжилей Чен из Техасского центра медицинских наук A&M и доктор Сяонин Цянь из факультета электротехники и вычислительной техники, а также главный исследователь доктор Пол де Фигейредо из Университета Миссури.

«Три ключевых преимущества этой работы — высокая безопасность, низкая стоимость и специфическое воздействие на раковые опухоли», — сказал Хан. «Мы очень рады тому, что являемся одной из первых команд, получивших поддержку от ARPA-H, совершенно нового агентства, созданного и поддерживаемого Конгрессом для реального решения сложных проблем в широких областях здравоохранения. проблемы с использованием нетрадиционных подходов. Высокий риск, высокое воздействие — отличительная черта нашего подхода».

И будущие применения инженерных бактерий, которые открывает это исследование, безграничны.

«В рамках нашего следующего большого проекта мы будем вместе работать над созданием бактерий против аутоиммунных заболеваний, таких как диабет 1 типа и ревматоидный артрит», — сказал Сонг. Иммунотерапия на основе бактерий представляет собой прорыв в медицине, открывающий потенциал для революции в лечении аутоиммунных заболеваний. Благодаря силе полезных микробов, используемых для модуляции иммунной системы, мы находимся на пороге изменения будущего медицины. Наши исследования и опыт обещают изменить жизнь миллионов людей, предоставив им новую надежду и более здоровое будущее».