باکتری های قابل برنامه ریزی در حال تغییر شکل درمان سرطان -محققان دانشگاه تگزاس A&M پروژه ای 20 میلیون دلاری برای توسعه درمان سرطان 1 دلاری را رهبری می کنند.
اگر یک دوز یک دلاری بتواند سرطان را درمان کند چه؟
یک تیم چند دانشگاهی از محققان، با حمایت مالی فدرال، در حال توسعه یک داروی باکتریایی بسیار کارآمد برای هدف قرار دادن دقیق‌تر سرطان برای ایمن‌تر کردن درمان از طریق یک دوز 1 دلاری هستند.
به طور سنتی، درمان های سرطان در اثربخشی خود در درمان بیماران محدود بوده است.
برخی مانند پرتودرمانی و شیمی‌درمانی، عوارض جانبی مضری ایجاد می‌کنند، در حالی که برخی دیگر منجر به پاسخ‌دهی کم بیمار می‌شوند، بدون ذکر هزینه‌ای که برای دریافت درمان نیاز است.
یافته‌های شبکه اقدام سرطان انجمن سرطان آمریکا نشان می‌دهد که 73 درصد از بازماندگان و بیماران سرطان نگران نحوه پرداخت هزینه مراقبت از سرطان خود هستند و 51 درصد نیز گفته‌اند که بدهی پزشکی ناشی از درمان دارند.
به عنوان مثال، پیشرفته ترین درمان سرطان می تواند تا 1،000،000 دلار هزینه داشته باشد.
دانشگاه تگزاس A&M و دانشگاه میسوری تلاش ها را برای ایجاد یک درمان کم هزینه، ایمن و کنترل شده سرطان رهبری می کنند.
محققان کمک مالی 20 میلیون دلاری از آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته برای سلامت (ARPA-H) برای مبارزه با سرطان دریافت کردند.
این پروژه چهار ساله بخشی از ابتکار Cancer Moonshot دولت فعلی است که تلاشی برای پیشبرد و افزایش بودجه برای تحقیقات سرطان است.
این یکی از اولین پروژه‌هایی است که توسط آژانس تازه‌تاسیس تامین مالی شده است و هدف آن تسریع نتایج سلامت بهتر برای همه از طریق حمایت از توسعه راه‌حل‌های تاثیرگذار برای چالش‌برانگیزترین مشکلات سلامت جامعه است.
تجزیه و تحلیل سریع سلول ها
12 میلیون دلار از این کمک مالی به ایستگاه آزمایشی مهندسی A&M تگزاس / A&M تگزاس، جایی که محققین اصلی Dr.
آروم هان، جیم سونگ و چلسی هو در حال توسعه باکتری های مصنوعی قابل برنامه ریزی برای کشتن سیستم ایمنی در محیط های تومور (SPIKEs) هستند.
ایده این است که باکتری‌ها را مهندسی کنیم تا به سلول‌های T کمک کنند تا بافت سرطانی را بکشند، پس از از بین رفتن سرطان، خود را از بین ببرند، و بدن را به‌عنوان زباله‌های انسانی به سلامت ترک کنند.
هان، پروفسور ابزار تگزاس در دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر، گفت: “SPIKE ها می توانند به طور خاص سلول های تومور را هدف قرار دهند.” و از آنجایی که فقط بافت سرطانی را هدف قرار می دهد و نه سلول های سالم اطراف، ایمنی بیمار به طور تصاعدی افزایش می یابد.
حضور در این تیم افتخار بزرگی است و با مشکل سلامتی بزرگی که افراد زیادی را تحت تاثیر قرار می دهد، مقابله می کنم.
آزمایشگاه هان در حال توسعه سیستم‌های میکروسیالی با کارایی بالا است که می‌تواند به سرعت کتابخانه‌های درمانی باکتریایی عظیم را یک سلول در یک زمان پردازش و غربال کند تا به سرعت امیدوارکننده‌ترین درمان‌ها را شناسایی کند.
این سیستم‌ها با ادغام روش‌های میکروساخت و بیوتکنولوژی برای دستیابی به یک سیستم جابجایی مایع با حجم پیکو لیتری فعال می‌شوند که می‌تواند سلول‌های منفرد را با دقت بالا و سرعت بالا تجزیه و تحلیل کند و دستگاه‌هایی برای تجزیه و تحلیل سریع سلول‌های جداگانه ایجاد کند.
هان گفت: «چالش اصلی این است که بفهمیم چگونه می‌توان این ریزدستگاه‌های پیچیده را توسعه داد که به ما اجازه می‌دهند میلیون‌ها و میلیون‌ها آزمایش کاملاً خودکار را بدون دخالت دستی یا انسانی انجام دهیم. “این چالش مهندسی است.”
نجات سلول های ایمنی ضد تومور
در حالی که هان در حال ابداع و طراحی ریزدستگاه‌ها است، سونگ – ایمونولوژیست با سابقه پاتوژنز میکروبی، زیست‌شناسی سلول‌های T و ایمونوتراپی مبتنی بر سلول T- در پنج سال گذشته روی ایمونوتراپی باکتری‌ها کار کرده است.
یک باکتری خاص به نام بروسلا ملیتنسیس می‌تواند ریزمحیط بدن انسان را دستکاری کند و ایمنی ضد توموری با واسطه سلول‌های T را برای درمان حداقل چهار نوع سرطان تقویت کند.
سونگ، استاد دانشکده پزشکی تگزاس A&M گفت: «ما در تلاش هستیم تا بروسلا ملیتنسیس را بهبود بخشیم تا به طور مؤثرتری از رشد تومور جلوگیری یا سرکوب شود.
رویکرد فعلی ما شامل یافتن چگونگی مهندسی باکتری ها برای نجات سلول های ایمنی ضد تومور، افزایش اثربخشی آنها در کشتن سلول های تومور است.
سانگ می‌گوید : «داده‌ها تاکنون نشان می‌دهند که کارایی بروسلا به‌طور چشمگیری بالاتر از سایر درمان‌های سرطان، مانند درمان با گیرنده آنتی‌ژنی کایمریک سلول T و درمان‌های گیرنده سلول T، با نرخ پاسخ‌دهی بیش از ۷۰ درصد است.»
درمان ایمن و قابل کنترل
در حالی که سونگ به آزمایش کارایی باکتری با استفاده از مدل‌های سرطان ادامه می‌دهد، هو، استادیار دپارتمان مهندسی شیمی آرتی مک‌فرین و یک زیست‌شناس مصنوعی، در تلاش است تا مطمئن شود که باکتری‌های زنده درمانی ایمن و قابل کنترل هستند.
هو گفت : ” سویه بروسلا که ما استفاده می کنیم نشان داده شده است که برای میزبان بی خطر است، زیرا یک نسخه ضعیف شده است، به این معنی که یک ژن کلیدی که برای حدت باکتری لازم است حذف شده است.”
در نهایت، ما می‌خواهیم سرعت رشد باکتری را کنترل کنیم، جایی که در محیط تومور رشد می‌کند و توانایی آن برای خود تخریبی پس از تکمیل مأموریتش را کنترل کنیم.
برای کنترل سرعت رشد، ژن‌های باکتری برای تنظیم جمعیت آن تغییر داده می‌شوند و حول یک نقطه تنظیم خاص نوسان می‌کنند.
هو همچنین قصد دارد حسگرهای زیستی را در باکتری‌ها مهندسی کند و آنها را قادر می‌سازد بین بافت سالم و بافت تومور تمایز قائل شوند تا اطمینان حاصل شود که آنها فقط در ریزمحیط تومور رشد می‌کنند.
این باکتری به گونه‌ای مهندسی می‌شود که گیرنده‌ای داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که پس از از بین رفتن سرطان، بیمار می‌تواند آنتی‌بیوتیک‌هایی مصرف کند که به باکتری سیگنال می‌دهد که اساساً خود را به قطعات تقسیم کند و به‌طور ایمن از بدن بیمار خارج شود.
هو گفت: “به عنوان انسان، ما در واقع تحت پوشش باکتری ها هستیم و بسیاری از بیماری ها به دلیل عدم تعادل در این جوامع باکتریایی ایجاد می شوند.”
به عنوان مثال، در حالی که برخی از مردم شکم های فوق العاده شکننده ای دارند، برخی دیگر معده های قوی دارند.
علم پشت آن این است که افرادی که سیستم ایمنی و گوارشی قوی دارند، جامعه سالمی از سلول های باکتریایی در روده خود دارند. پتانسیل زیادی در درمان زنده وجود دارد.»
هو گفت: «این واقعاً یک فرصت عالی برای داشتن یک تیم باورنکردنی است که تخصص دارند و می توانند این فناوری را به خط مقدم هدایت کنند.
بنابراین این نوع هدف رسیدن به کلینیک و ارائه یک درمان موثر سرطان به بیماران با کمتر از 1 دلار در هر دوز است.
حمله به مسائل دشوار با استفاده از رویکردهای غیر متعارف
همکاران دیگر عبارتند از دکتر Zhilei Chen در مرکز علوم سلامت تگزاس A&M و دکتر Xiaoning Qian در بخش مهندسی برق و کامپیوتر، همراه با محقق اصلی، دکتر Paul de Figueiredo، از دانشگاه میسوری.
هان گفت: “سه مزیت کلیدی این کار ایمنی بالا، هزینه کم و هدف گیری خاص تومورهای سرطانی است.”
ما بسیار هیجان‌زده هستیم که یکی از اولین تیم‌هایی هستیم که از ARPA-H پشتیبانی می‌کنیم، آژانسی کاملاً جدید که توسط کنگره تأسیس و حمایت می‌شود تا واقعاً با مشکلات سخت در حوزه‌های وسیع سلامت مقابله کند.
ما با استفاده از رویکردهای غیر متعارف به مسائل دشوار حمله می کنیم. ریسک بالا، تاثیر بالا مشخصه رویکرد ما است.»
و کاربردهای آتی باکتری های مهندسی که این تحقیق باز می کند بی حد و حصر است.
سانگ گفت: «برای پروژه بزرگ بعدی خود، با هم همکاری خواهیم کرد تا باکتری‌ها را علیه بیماری‌های خودایمنی مانند دیابت نوع 1 و آرتریت روماتوئید مهندسی کنیم.»
ایمونوتراپی مبتنی بر باکتری نشان دهنده یک مرز پیشگامانه در پزشکی است و پتانسیل ایجاد انقلابی در درمان بیماری های خود ایمنی را ارائه می دهد.
با استفاده از قدرت میکروب های مفید برای تعدیل سیستم ایمنی، ما در آستانه تغییر آینده پزشکی هستیم.
تحقیقات و تخصص ما نوید دگرگونی زندگی میلیون‌ها انسان را می‌دهد و امیدهای جدید و فرداهای سالم‌تری برای آنها فراهم می‌کند.»
