"חיידק טרויאני": חיידקים מסתירים וירוס אונקוליטי ממערכת החיסון ומשגרים אותו ישירות לגידולים

וירוסים אונקוליטיים יכולים להרוג תאי סרטן, אך לעתים קרובות הם חסרי אונים כנגד... החסינות שלנו: נוגדנים מנטרלים יירטו וירוסים בדם, ומונעים מהם להגיע לגידול. צוות מאוניברסיטת קולומביה הציע פתרון חכם: להסתיר את הווירוס בתוך חיידק שבעצמו מוצא ומאכלס את הגידול. בכתב העת Nature Biomedical Engineering, הם הציגו את פלטפורמת CAPPSID - "פעילות מתואמת של פרוקריוטים ופיקורנוירוסים למסירה תוך-תאית בטוחה". החיידק סלמונלה טיפימוריום מייצר RNA של הווירוס האונקוליטי Senecavirus A (SVA) ומשחרר אותו בתוך תא הגידול, משם הווירוס ממריא ומתפשט, ונשאר בלתי נראה לנוגדנים במחזור הדם. בעכברים בעלי מערכת חיסון תקינה, "תקלה" כזו דיכאה את צמיחת הגידול ופעלה גם עם חסינות אנטי-ויראלית קיימת.

רקע המחקר

וירוסים אונקוליטיים נחשבים זה מכבר ל"תרופות משכפלות את עצמן": הם בוחרים תאי סרטן, משכפלים בתוכם ומפעילים תגובה חיסונית כנגד הגידול. אך לגישה זו יש מחסום מערכתי מתמשך - מתן. כאשר הם ניתנים דרך הווריד, וירוסים נתפסים במהירות על ידי נוגדנים מנטרלים ואלמנטים של מערכת החיסון המולדת, חלק מהחלקיקים "נדבקים" בכבד ובטחול, ורק חלק קטן מגיע לגידול צפוף בעל זרימת דם נמוכה. לכן, פרוטוקולים קליניים רבים נאלצים להגביל את עצמם להזרקות תוך-גידוליות, מה שמצר את טווח האינדיקציות ומקשה על טיפול במוקדים מרובים.

במקביל לווירוסים, התפתח ענף נוסף של חומרים "חיים" נגד גידולים - חיידקים מהונדסים. זנים מוחלשים של סלמונלה, אי קולי, ליסטריה וכו' מפגינים גידולים טרומיים: הם מאכלסים בקלות אזורי גידול היפוקסיים ויכולים לשמש כנשאים להובלה מקומית של ציטוטוקסינים, ציטוקינים או קלטות גנטיות. אך טיפול חיידקי פועל באופן מקומי ומוגבל על ידי היקף הקולוניזציה: קשה להגיע לתאים מחוץ ל"קיני החיידקים", והבטיחות והבקרה תמיד נמצאות תחת פיקוח הדוק של הרגולטורים.

על רקע זה, הרעיון של שילוב נקודות החוזק של שני העולמות נראה הגיוני. בעבר, נעשו ניסיונות "להגן" על וירוסים באמצעות פולימרים, להסתיר אותם בתאי נשאים (לדוגמה, תאי גזע מזנכימליים), להשתמש באקסוזומים - כל הגישות הללו עוקפות חלקית נוגדנים, אך מסבכות את הייצור והבקרה. חיידקים מסוגלים למצוא באופן עצמאי גידול ולהעביר את "המטען" עמוק לתוך הרקמה; אם מלמדים אותם לשגר את הווירוס ישירות לתוך תא הגידול, ניתן לעקוף את "מטריית האנטי-אוויר" החיסונית המערכתית ובמקביל להרחיב את האזור הפגוע מעבר למושבה עקב התפשטות נוספת של הווירוס.

המפתח לתרגום הוא בקרת בטיחות. נגיף אונקוליטי עירום בחיידק יכול תיאורטית "להשתגע". זו הסיבה שפלטפורמות מודרניות בונות נתיכים רב-מפלסיים: RNA ויראלי מסונתז ומשתחרר רק בתא הגידול, והרכבה מלאה של ויריונים תלויה ב"מפתח" - פרוטאז ספציפי או גורם אחר שרק החיידק מספק. כתוצאה מכך, הנגיף נשאר "נוסע עיוור" עד שהוא מגיע למטרה; מערכת החיסון אינה רואה אותו בזרם הדם; הוא משוגר בצורה ממוקדת, וההסתברות לפיזור בלתי מבוקר מצטמצמת. זוהי האסטרטגיה שהעבודה החדשה מפתחת, המדגימה ש"חיידק שליח" יכול להעביר באופן אמין פיקורנו-וירוס אונקוליטי לגידול ולהפעיל אותו במקום שבו הוא באמת נחוץ.

איך זה עובד

• מאתר חיידקים. הנדסה של S. typhimurium מגיעה באופן טבעי לגידול ומסוגלת לחדור לתאי סרטן. בפנים, היא משעתקת RNA ויראלי (כולל גנום SVA באורך מלא) באמצעות מקדמים ספציפיים.
• "טריגר" אוטוליטי. החיידק מתוכנת לבצע ליזיס בציטופלזמה של תא הגידול ובמקביל משחרר RNA נגיפי ואנזים עזר. הנגיף מתחיל מחזור שכפול ומדביק תאים שכנים.
• בקרת אבטחה. הנגיף עובר שינויים נוספים: כדי להרכיב ויריונים בוגרים, הוא דורש "מפתח" של פרוטאז (לדוגמה, פרוטאז TEV), המסופק רק על ידי החיידק. זה מגביל את ההתפשטות הבלתי מבוקרת.
• "מגן" מפני נוגדנים. בעוד שה-RNA הנגיפי "ארוז" בחיידקים, נוגדנים מנטרלים בדם אינם רואים אותו, מה שעוזר להגיע לגידול.

מה הראו הניסויים

• בתרבית: CAPPSID עורר זיהום מלא של SVA והפצת וירוסים בקרב תאים שלא נגועים בחיידק (כולל בקווי סרטן ריאות נוירואנדוקריניים H446).
• בעכברים, מתן תוך-גידולי ותוך ורידי של CAPPSID עיכב את צמיחת הגידול ואפשר שכפול נגיפי חזק; במודלים מסוימים, גידולי SCLC תת-עורית הושמדו לחלוטין.
• "חסינות לרעש" חיסונית: המערכת פעלה גם בנוכחות נוגדנים מנטרלים ל-SVA: החיידקים העבירו את הגנום לגידול, והנגיף שוגר "מאחורי קו ההגנה".
• בקרת התפשטות: התלות המותנית של הנגיף בפרוטאז חיידקי אפשרה לו להגביל את מספר מחזורי ההדבקה מחוץ לתא המקורי - שכבה נוספת של בקרת בטיחות.

למה זה חשוב (ואיך זה שונה מגישות קונבנציונליות)

וירוסים אונקוליטיים קלאסיים סובלים משתי בעיות: נוגדנים לוכדים אותם בדם, והתפשטות מערכתית כרוכה בסיכוני רעילות. חיידקים מהונדסים, לעומת זאת, אוהבים גידולים, אך פועלים באופן מקומי ומתקשים "להגיע" לפריפריה של הגידול. CAPPSID משלב את נקודות החוזק של שני העולמות:

• העברה דרך חיידקים → סיכוי גבוה יותר להגיע לגידול, תוך עקיפת נוגדנים;
• וירוס בפנים → מדביק תאים שכנים ומרחיב את אזור הפעולה שלו מעבר למושבת החיידקים;
• "פיוז" מובנה בצורת וירוס הדורש פרוטאז חיידקי מפחית את הסיכון להפצה בלתי מבוקרת.

פרטים טכניים

• בסלמונלה , מקדמי אי הפתוגניות SPI-1/SPI-2 גויסו כדי להפעיל במדויק את התעתוק של RNA ויראלי וחלבוני ליזיס (HlyE, φX174 E) בזמן ובמקום הנכונים.
• הם בדקו גם רפליקונים (RNA בעל הגברה עצמית אך לא מתפשט) וגם SVA באורך מלא, שהיה יעיל יותר בהרחבת הנגע באמצעות הדבקה חוזרת.
• פרוטאז TEV שימש כ"מפתח חיצוני" להרכבת הווירונים: בלעדיו, הנגיף "לא מתבגר".

מגבלות ושאלות לעיון עתידי

• לעת עתה, זהו מצב פרה-קליני: תאים, עכברים בעלי מערכת חיסון קומפטננטית, קבוצה מוגבלת של מודלים של גידולים; מודלים אורתוטופיים וטוקסיקולוגיה של GLP נמצאים בחזית.
• יש צורך בהערכה יסודית של בטיחות החיידקים במהלך מתן סיסטמי ועמידות ה"פתיך" לבריחת מוטציות של הנגיף (המחברים כבר קובעים את בחירת אתרי החתך המפחיתים את הסיכוי להיפוך המחלה).
• מרפאה אמיתית תדרוש זנים בעלי בטיחות מוכחת (למשל נגזרות סלמונלה מוחלשות אנושיות) ושילוב מחושב היטב עם אימונותרפיה.

מה זה יכול להעיד על מחר?

• "תרופות חיות" חדשות לגידולים מוצקים שבהם מתן התרופה הוא צוואר הבקבוק העיקרי.
• התאמה אישית של מטרות ויראליות: SVA מדגים טרופיזם עבור גידולים נוירואנדוקריניים; תיאורטית, ניתן יהיה להשתמש בפלטפורמה מחדש עבור פיקורנו-וירוסים או רפליקונים אונקוליטיים אחרים.
• הפחתה של צריכת חלקיקים נגיפיים וסיכון לתופעות לוואי מערכתיות עקב שיגור מקומי באתר ההדבקה.

מַסְקָנָה

מהנדסים הפכו את החיידק ל"קפסיד חי" שמסתיר את הנגיף מנוגדנים, מעביר אותו לגידול ומספק את המפתח לשיגורו בבטחה פנימה. בעכברים, זה מרסן את צמיחת הגידול ועוקף את החסינות האנטי-ויראלית - השלב הבא הוא לאשר את בטיחות הפלטפורמה ואת יכולת ההתאמה האישית שלה בדרך לניסויים קליניים.

מקור: Singer ZS, Pabón J., Huang H., et al. חיידקים מהונדסים משגרים ושולטים בנגיף אונקוליטי. Nature Biomedical Engineering (מקוון 15 באוגוסט 2025). doi: 10.1038/s41551-025-01476-8.