Microbiologie in hapklare porties

Microben vermommen om een immuunleger tegen kanker te ontketenen

Written by

Nikhita Kirthivasan

Microben bestaan naast elkaar in ons lichaam. Er zijn veel mechanismen in het menselijk lichaam die dit mogelijk maken zodat goede microben in harmonie met ons kunnen blijven terwijl ze vechten tegen de slechte. Het is de taak van het immuunsysteem om ervoor te zorgen dat het op de juiste manier herkent wat een goede en wat een slechte microbe is en op de juiste manier reageert. Staphylococcus epidermidis is zo’n goede bacterie die overal op onze huid aanwezig is. (Lees hier en hier meer over deze speciale bacteriën). Wanneer een patrouillerende bewaker (immuuncel) iemand herkent die in de buurt van de grens komt, identificeert hij deze. Op basis van de identificatie van het naderende individu bereidt het leger zich voor om te reageren – of ze nu een vriend verwelkomen of zich voorbereiden om een vijand af te weren. Analoog hieraan bereidt het immuunsysteem cellen voor om te tolereren (verwelkomen) of te doden (bestrijden) op basis van de identificatie van de microbe.

Er is niet veel bekend over de aard van de immuuncellen die worden opgeroepen om op deze bacterie te reageren, vooral niet over de cellen die CD8+ marker tot expressie brengen (cytotoxische cellen). Het veld weet echter dat deze immuuncellen helpen bij het handhaven van homeostase (harmonie) en zorgen voor versneld wondherstel (wat een verrassende functie van deze immuuncellen is). De auteurs besloten een uitdagende vraag te stellen: Kunnen ze deze microbe-specifieke reactie van immuuncellen gebruiken om tumorcellen aan te pakken, die zich normaal gesproken kunnen verstoppen voor het immuunsysteem?

De auteurs bouwden S. epidermidis zo dat het een antigeen tot expressie brengt (een deel van het eiwit dat een immuunrespons uitlokt) dat normaal gesproken in een tumor wordt aangetroffen, waardoor de microbe er in wezen uitziet als de tumor. De patrouillerende wacht roept dus het leger op zich voor te bereiden op oorlog. Normaal gesproken kan een tumor goed verborgen zijn en zich al in het land bevinden, waardoor het leger niet wordt gewaarschuwd. Maar hier, omdat de microbe een tumorkostuum draagt, wordt het leger gewaarschuwd over de tumor. Er is een verhoogde veiligheid waardoor het leger de tumor kan vinden en aanvallen. De auteurs gebruiken vervolgens een muismodel om te begrijpen hoe de immuuncellen reageren op deze bacteriën en tumor.

Samenvattend diagram: Normaal gesproken als goede bacteriën herkend worden, is er geen ontsteking. Tumoren blijven vaak verborgen voor het immuunsysteem. Als de bacteriën zo zijn ontworpen dat ze tumorantigenen uitdrukken, kan het immuunsysteem de tumor bestrijden. Afbeelding gemaakt met *BioRender*

Laten we proberen dit beter te begrijpen. De microbe moet de muizen actief koloniseren en moet in leven zijn. Waarom is dit belangrijk? Nou, zou een patrouillerende bewaker het leger waarschuwen over een dood individu buiten de natie? Niet echt! Dus nu is er een microbe verkleed als een tumor. De patrouillerende bewaker ziet de tumor als een actieve indringer en een bedreiging voor de natie en waarschuwt het leger. Iedereen in het leger wordt op de hoogte gebracht en de oorlogsvoorbereiding begint. Door de verhoogde veiligheidssituatie zoeken deze soldaten het hele land af naar de indringers (tumor). Wanneer de soldaten de werkelijke tumor vinden, ook al is deze anatomisch ver verwijderd van de microbe, zijn ze in staat om de tumor aan te vallen en te bestrijden, in combinatie met immunotherapeutische medicijnen (medicijnen die de werking van de immuuncellen moduleren), dat wil zeggen, in de analogie, hulp van de overheid om zichzelf te beschermen tegen de indringers.

In feite toonden de auteurs die het onderzoek uitvoerden dit aan (immuuncellen die met succes de tumor bestrijden) in twee settings: één waarbij de tumor werd geïmplanteerd nadat de microbe was gekoloniseerd (dit is analoog aan het immuniseren van muizen tegen kanker, dus het is vergelijkbaar met vaccinatie), en de tweede waarbij de microbe koloniseerde nadat de tumor was geïmplanteerd (biedt meer inzicht in het ontwerpen van therapeutische strategieën na de diagnose van kanker). Dit heeft ingrijpende gevolgen voor kankertherapieën. Als we het tumorantigeen kunnen begrijpen, datgene wat de patrouillerende bewaker gebruikt om de indringer te herkennen als een tumorinvasie, dan kunnen we bacteriën zo ontwikkelen dat ze hetzelfde antigeen tot expressie brengen en de bacteriën eenvoudig op de huid introduceren. In combinatie met bestaande immunotherapeutische medicijnen kan dit resulteren in een effectieve immuunrespons tegen de tumor, zonder onnodige infectie of ontsteking. Dit biedt een aantal voordelen ten opzichte van mogelijke kankervaccins, omdat de antigeenstimulatie (de periode waarin de indringer zichtbaar is voor de patrouillerende bewakers) langer en duurzamer is, wat resulteert in een betere immuunrespons.

Link to the original post: Y. Erin Chen et al. Engineered skin bacteria induce antitumor T cell responses against melanoma.Science 380,203-210(2023).

For more information on S.epidermis