«Троянський мікроб»: бактерії приховують онколітичний вірус від імунної системи та запускають його безпосередньо в пухлини

Онколітичні віруси можуть вбивати ракові клітини, але часто безсилі проти… нашого імунітету: нейтралізуючі антитіла перехоплюють віруси в крові, не даючи їм досягти пухлини. Команда з Columbia Engineering запропонувала хитрий обхідний шлях: заховати вірус всередині бактерії, яка сама знаходить і заселяє пухлину. У Nature Biomedical Engineering вони представили платформу CAPPSID – «Скоординована активність прокаріотів та пікоравірусів для безпечної внутрішньоклітинної доставки». Бактерія Salmonella typhimurium виробляє РНК онколітичного вірусу Senecavirus A (SVA) та вивільняє її всередині пухлинної клітини, звідки вірус злітає та поширюється, залишаючись невидимим для циркулюючих антитіл. У імунокомпетентних мишей така «зачіпка» пригнічувала ріст пухлини та працювала навіть за наявного противірусного імунітету.

Передумови дослідження

Онколітичні віруси довгий час вважалися «самовідтворюваними препаратами»: вони відбирають ракові клітини, реплікуються всередині них і запускають імунну відповідь проти пухлини. Але цей підхід має стійкий системний бар'єр – доставку. При внутрішньовенному введенні віруси швидко перехоплюються нейтралізуючими антитілами та елементами вродженої імунної системи, частина частинок «прилипає» до печінки та селезінки, і лише невелика частина досягає щільної, погано перфузованої пухлини. Тому багато клінічних протоколів змушені обмежуватися внутрішньопухлинними ін'єкціями, що звужує діапазон показань і ускладнює лікування множинних вогнищ.

Паралельно з вірусами розвивалася інша гілка «живих» протипухлинних засобів – штучно створені бактерії. Ослаблені штами Salmonella, E. coli, Listeria тощо демонструють туморотропізм: вони легко заселяють гіпоксичні зони пухлини та можуть служити носіями для локальної доставки цитотоксинів, цитокінів або генетичних касет. Але бактеріальна терапія діє локально та обмежена масштабами колонізації: важко дістатися до клітин поза «бактеріальними гніздами», а безпека та контрольованість завжди перебувають під пильним контролем регуляторів.

На цьому тлі логічною видається ідея поєднання сильних сторін обох світів. Раніше робилися спроби «екранувати» віруси полімерами, приховувати їх у клітинах-носіях (наприклад, мезенхімальних стовбурових клітинах), використовувати екзосоми – всі ці підходи частково обходять антитіла, але ускладнюють виробництво та контроль. Бактерії здатні самостійно знаходити пухлину та доставляти «вантаж» глибоко в тканину; якщо їх навчити запускати вірус безпосередньо всередину пухлинної клітини, можна обійти системну імунну «протиповітряну парасольку» та одночасно розширити уражену зону за межі колонії за рахунок подальшого поширення вірусу.

Ключем до трансляції є контроль безпеки. Голий онколітичний вірус у бактерії теоретично може «здичавіти». Ось чому сучасні платформи створюють багаторівневі злиття: вірусна РНК синтезується та вивільняється лише в пухлинній клітині, а повне складання віріонів залежить від «ключа» — специфічної протеази або іншого фактора, який постачає лише бактерія. В результаті вірус залишається «сліпим пасажиром», поки не досягне цілі; імунна система не бачить його в кровотоці; він запускається цілеспрямовано, і ймовірність неконтрольованого поширення знижується. Саме цю стратегію розробляє нова робота, демонструючи, що «бактерія-кур'єр» може надійно доставити онколітичний пікорновірус до пухлини та активувати його там, де це дійсно потрібно.

Як це працює

• Бактеріальний помічник. S. typhimurium природним чином досягає пухлини та здатний проникати в ракові клітини. Усередині він транскрибує вірусну РНК (включаючи повнорозмірний геном SVA) за допомогою спеціальних промоторів.
• Автолітичний «тригер». Бактерія запрограмована на лізис у цитоплазмі пухлинної клітини та одночасно вивільняє вірусну РНК і допоміжний фермент. Вірус починає цикл реплікації та інфікує сусідні клітини.
• Контроль безпеки. Вірус додатково модифікується: для складання зрілих віріонів йому потрібен протеазний «ключ» (наприклад, протеаза TEV), який постачається лише бактерією. Це обмежує неконтрольоване поширення.
• «Щит» від антитіл. Хоча вірусна РНК «упакована» в бактеріях, нейтралізуючі антитіла в крові її не бачать, що сприяє доставці до пухлини.

Що показали експерименти

• У культурі: CAPPSID викликав повноцінну інфекцію SVA та поширення вірусу серед клітин, не інфікованих бактерією (включаючи лінії нейроендокринного раку легень H446).
• У мишей внутрішньопухлинне та внутрішньовенне введення CAPPSID пригнічувало ріст пухлини та дозволяло активну реплікацію вірусу; у деяких моделях підшкірні пухлини SCLC були повністю знищені.
• Імунний «шумоімунітет»: система працювала навіть за наявності нейтралізуючих антитіл до SVA: бактерії доставляли геном до пухлини, а вірус запускався «за лінію оборони».
• Контроль поширення: Умовна залежність вірусу від бактеріальної протеази дозволила йому обмежити кількість циклів інфекції поза вихідною клітиною – додатковий рівень контролю безпеки.

Чому це важливо (і чим це відрізняється від традиційних підходів)

Класичні онколітичні віруси мають дві проблеми: антитіла перехоплюють їх у крові, а системне поширення несе ризики токсичності. Створені бактерії, навпаки, люблять пухлини, але діють локально та їм важко «досягати» периферії новоутворення. CAPPSID поєднує сильні сторони обох світів:

• доставка через бактерії → вища ймовірність досягнення пухлини, минаючи антитіла;
• вірус всередині → інфікує сусідні клітини та розширює зону своєї дії за межі бактеріальної колонії;
• Вбудований «запобіжник» у вигляді вірусу, що потребує бактеріальної протеази, знижує ризик неконтрольованого поширення.

Технічні деталі

• У Salmonella промотори патогенних островів SPI-1/SPI-2 були залучені для точної активації транскрипції вірусної РНК та білків лізису (HlyE, φX174 E) у потрібний час і в потрібному місці.
• Вони протестували як реплікони (самоампліфіковану, але не поширюючуся РНК), так і повнорозмірну SVA, яка була ефективнішою для розширення ураження шляхом повторного інфікування.
• Протеазу TEV використовували як «зовнішній ключ» до складання віріонів: без неї вірус «не дозріває».

Обмеження та питання для подальшого використання

• Поки що це доклінічний етап: клітини, імунокомпетентні миші, обмежений набір моделей пухлин; ортотопічні моделі та токсикологія GLP ще попереду.
• Необхідна ретельна оцінка безпеки бактерій під час системного введення та стійкості «запобіжника» до мутаційного виходу вірусу (автори вже закладають вибір місць розрізів, що зменшують ймовірність реверсій).
• Справжня клініка потребуватиме штамів з доведеною безпекою (наприклад, похідні атенуйованої людської сальмонели) та добре продуманого поєднання з імунотерапією.

Що це може означати завтра?

• Нові «живі препарати» для лікування солідних пухлин, де доставка є основним вузьким місцем.
• Персоналізація вірусної мішені: SVA демонструє тропізм до нейроендокринних пухлин; теоретично, платформу можна було б перепрофілювати для інших онколітичних пікорнавірусів або репліконів.
• Зменшення споживання вірусних частинок та ризику системних побічних ефектів через місцеве потрапляння до місця інфекції.

Висновок

Інженери перетворили бактерії на «живий капсид», який приховує вірус від антитіл, доставляє його до пухлини та забезпечує ключ до безпечного його запуску всередину. У мишей це стримує ріст пухлини та обходить противірусний імунітет — наступним кроком є підтвердження безпеки та можливості налаштування платформи на шляху до клінічних випробувань.

Джерело: Сінгер З.С., Пабон Дж., Хуан Х. та ін. Створені бактерії запускають та контролюють онколітичний вірус. Nature Biomedical Engineering (онлайн 15 серпня 2025 р.). doi: 10.1038/s41551-025-01476-8.