Investigadores desarrollan un tratamiento contra el cáncer de 1 dólar utilizando bacterias diseñadas

¿Y si una sola dosis de un dólar pudiera curar el cáncer?

Un equipo de investigadores de varias universidades, con el apoyo de fondos federales, está desarrollando una terapia bacteriana altamente eficiente para atacar el cáncer con mayor precisión y hacer que el tratamiento sea más seguro con una sola dosis de un dólar.

Tradicionalmente, las terapias contra el cáncer han sido limitadas en su alcance. eficacia en el tratamiento de los pacientes. Algunas, como la radiación y la quimioterapia, causan efectos secundarios dañinos, mientras que otras tienden a provocar una baja capacidad de respuesta del paciente, sin mencionar el costo que implica recibir el tratamiento. Los hallazgos de la Red de Acción contra el Cáncer de la Sociedad Estadounidense del Cáncer registraron que el 73% de los sobrevivientes y pacientes de cáncer estaban preocupados por cómo iban a pagar el costo de la atención del cáncer, y el 51% dijo que tenían deudas médicas por el tratamiento. Por ejemplo, una terapia contra el cáncer de última generación puede costar hasta 1.000.000 de dólares.

La Universidad Texas A&M y la Universidad de Missouri están liderando el esfuerzo para desarrollar un tratamiento contra el cáncer controlado, seguro y de bajo costo. Los investigadores recibieron una subvención de 20 millones de dólares de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Salud (ARPA-H) para luchar contra el cáncer. El proyecto de cuatro años es parte de la iniciativa Cancer Moonshot de la administración actual, un esfuerzo para avanzar y aumentar la financiación para la investigación del cáncer. Es uno de los primeros proyectos financiados por la agencia recién creada que tiene como objetivo acelerar mejores resultados de salud para todos apoyando el desarrollo de soluciones de alto impacto para los problemas de salud más desafiantes de la sociedad.

Analizando rápidamente las células

$12 millones de la subvención se destinarán a la Estación Experimental de Ingeniería de Texas A&M/Texas A&M, donde los co-investigadores principales, los Dres. Arum Han, Jim Song y Chelsea Hu están desarrollando bacterias sintéticas programables para la destrucción inmunodirigida en entornos tumorales (SPIKE). La idea es diseñar bacterias que ayuden células T mata el tejido canceroso, se destruye a sí mismo una vez que el cáncer desaparece y abandona el cuerpo de forma segura como excremento humano.

Los SPIKE pueden atacar específicamente las células tumorales. Y como sólo se dirige al tejido canceroso y no a las células sanas circundantes, la seguridad del paciente aumenta exponencialmente. Es un gran honor estar en este equipo, abordando un problema de salud importante que afecta a mucha gente”.

Arum Han, profesor de Texas Instruments en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática

El laboratorio de Han está desarrollando sistemas de microfluidos de alto rendimiento que pueden procesar y examinar rápidamente bibliotecas terapéuticas bacterianas masivas, una célula a la vez, para identificar rápidamente los tratamientos más prometedores. Estos sistemas se habilitan mediante la integración de métodos de microfabricación y biotecnología para lograr un sistema de manipulación de líquidos con un volumen de picolitros que puede analizar células individuales con alta precisión y altas velocidades, creando dispositivos para analizar células individuales rápidamente.

“El mayor desafío es descubrir cómo desarrollar realmente estos microdispositivos sofisticados que nos permitan realizar millones y millones de pruebas totalmente automatizadas casi sin intervención manual o humana”, dijo Han. “Ese es el desafío de la ingeniería”.

Rescatando células inmunes antitumorales

Mientras Han innova y diseña microdispositivos, Song -; un inmunólogo con experiencia en patogénesis microbiana, biología de células T e inmunoterapia basada en células T -; ha estado trabajando en inmunoterapia bacteriana durante los últimos cinco años. Cierta bacteria conocida como Brucella melitensis puede manipular el microambiente del cuerpo humano y promover la inmunidad antitumoral mediada por células T para tratar al menos cuatro tipos de cánceres.

“Estamos trabajando para mejorar Brucella melitensis “Nuestro enfoque actual implica descubrir cómo diseñar bacterias para rescatar células inmunes antitumorales, mejorando su efectividad para matar células tumorales.

“Los datos hasta ahora muestran que BrucellaLa eficiencia de es dramáticamente mayor que la de otros tratamientos contra el cáncer, como Chimeric antígeno terapia de células T con receptores y terapias con receptores de células T, con una tasa de respuesta de más del 70%”, dijo Song.

Terapéutica segura y controlable

Mientras Song continúa probando la eficiencia de la bacteria utilizando modelos de cáncer, Hu, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química Artie McFerrin y biólogo sintético, está trabajando para garantizar que la terapia bacteriana viva sea segura y controlable.

“El Brucella Se ha demostrado que la cepa que estamos usando es segura para los huéspedes porque es una versión atenuada, lo que significa que se ha eliminado un gen clave que se requiere para la virulencia de las bacterias”, dijo Hu. “En última instancia, queremos controlar la tasa de crecimiento de la bacteria. crecimiento, dónde crece dentro del entorno del tumor y su capacidad de autodestruirse cuando se completa su misión”.

Para controlar la tasa de crecimiento, los genes de la bacteria se alterarán para regular su población y oscilar alrededor de un punto de ajuste específico. Hu también planea diseñar biosensores en las bacterias, permitiéndoles diferenciar entre tejido sano y tejido tumoral para garantizar que crezcan sólo dentro del microambiente del tumor.

La bacteria será diseñada para tener un receptor que garantice que una vez que el cáncer desaparezca, el paciente pueda tomar antibióticos que le indicarán a la bacteria que esencialmente se corte en pedazos y se elimine de manera segura del cuerpo del paciente.

“Como humanos, en realidad estamos cubiertos de bacterias, y muchas enfermedades son causadas por un desequilibrio en estas comunidades bacterianas”, dijo Hu. “Por ejemplo, mientras algunas personas tienen estómagos increíblemente frágiles, otras tienen estómagos robustos. La ciencia detrás de esto es que aquellas personas con sistemas inmunológico y digestivo fuertes tienen una comunidad saludable de células bacterianas en su intestino. Hay mucho potencial en las terapias vivas. “.

“Es una gran oportunidad contar con un equipo increíble que tiene experiencia y puede llevar esta tecnología a la vanguardia”, afirmó Hu. “Así que ese tipo de objetivo es llegar a la clínica y proporcionar a los pacientes un tratamiento eficaz contra el cáncer por menos de 1 dólar por dosis”.

Atacar cuestiones difíciles utilizando enfoques no convencionales

Otros colaboradores incluyen al Dr. Zhilei Chen del Centro de Ciencias de la Salud Texas A&M y al Dr. Xiaoning Qian del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, junto con el investigador principal, el Dr. Paul de Figueiredo, de la Universidad de Missouri.

“Las tres ventajas clave de este trabajo son la alta seguridad, el bajo costo y la focalización específica en tumores cancerosos”, dijo Han. “Estamos muy entusiasmados de ser uno de los primeros equipos que recibe el apoyo de ARPA-H, que es una agencia completamente nueva establecida y respaldada por el Congreso para abordar realmente problemas difíciles en amplias áreas de la salud. Estamos atacando áreas difíciles. problemas utilizando enfoques no convencionales. Alto riesgo, alto impacto es el sello distintivo de nuestro enfoque”.

Y las aplicaciones futuras de la ingeniería bacteriana que esta investigación abre son ilimitadas.

“Para nuestro próximo gran proyecto, trabajaremos juntos para diseñar bacterias contra enfermedades autoinmunes como la diabetes tipo 1 y la artritis reumatoide”, dijo Song. La inmunoterapia basada en bacterias representa una frontera innovadora en la medicina y ofrece el potencial de revolucionar el tratamiento de enfermedades autoinmunes. Aprovechando el poder de los microbios beneficiosos para modular el sistema inmunológico, estamos a punto de cambiar el futuro de la medicina. Nuestra investigación y experiencia prometen transformar las vidas de millones de personas, brindándoles nuevas esperanzas y un mañana más saludable”.