Onderzoekers hebben een nieuwe test methode ontwikkeld waarmee verschillend geprogrammeerde bacteriën tegelijkertijd getest kunnen worden op hun antitumorwerking. Een nieuwe impuls voor onderzoek naar tumortherapie. En dat allemaal in een petrischaal in plaats van testen in dieren…
De mogelijkheden die micro-organismen hebben om hun omgeving te screenen zijn ongekend. Voor allerlei omstandigheden hebben micro-organismen biomoleculen waarmee ze veranderingen in hun omgeving kunnen waarnemen. Deze biomoleculen vormen min of meer de link met fysieke of chemische condities zoals licht, temperatuur, of de concentratie van bepaalde stoffen. Met synthetische biologie kunnen micro-organismen dusdanig aangepast worden dat ze ook andere signalen, bijv. aanwezigheid van een tumor kunnen detecteren.
Vanuit een onderzoeksperspectief bekeken is de koppeling van ‘sense’ en ‘respond’ erg interessant. In dat geval wordt een genetisch circuit gebouwd in het micro-organisme, in de vorm van “if [x], then [y]”. Bijvoorbeeld, als een bacterie een signaal binnenkrijgt dat een nabije cel een kankercel is, dan wordt de bacterie via het genetische circuit geactiveerd om bijv. een anti-tumor middel te maken.
Het programmeren van micro-organismen gaat steeds makkelijker en sneller. Tevens is er een ongekende toename mogelijk in het aantal variaties in genetische onderdelen die gebruikt worden bij het samenstellen van de genetische circuits. Een struikelblok blijkt nu het testen van de therapeutische waarde van deze grote aantallen van nieuwe genetische circuits. Elk circuit moet immers afzonderlijk getest worden op zijn therapeutische waarde.
Het Synthetic Biology Systems Laboratory van Tal Danino in New York heeft een miniatuur tumor-test ontwikkeld. Met deze test wordt gekeken hoe effectief de geprogrammeerde bacteriën zijn. Hierbij wordt gebruik gemaakt van zgn. mini-tumors in een petrischaal waarmee het mogelijk is om veel verschillende bacteriën parallel te screenen en selecteren op de meest effectieve bacteriële tumor ‘killer’. Pas dan worden de tumor killers gepromoveerd naar de volgende onderzoeksfase waarin diermodellen kunnen worden gebruikt.
De onderzoekers geven aan dat hun ‘mini-tumor test’ tegelijkertijd het type tumor, de moleculen met de anti-tumor activiteit, en de genetische programma’s in de bacteriën kunnen evalueren. In een daarop volgende publicatie in Nature Medicine geven ze aan dat ze op deze manier geselecteerde anti-tumor bacteriën in een muismodel hebben getest met positief resultaat. Ze concludeerden in deze vervolgstudie dat ‘geprogrammeerde bacteriën gebruikt kunnen worden voor een veilige en specifieke bezorging van immunotherapeutische medicijnen.
Reflectie
Het selecteren van de juiste bacteriën die een effectieve anti-tumorwerking hebben lijkt met deze methode vergemakkelijkt te worden. Het gebruik van zgn. mini-tumoren in een petrischaal versnelt niet alleen het selectie proces van maanden naar enkele dagen, maar vermindert ook het aantal dierproeven dat nodig is voor deze eerste selectie aanzienlijk.
Het gebruik van deze geprogrammeerde bacteriën betreft het gebruik van genetisch gemodificeerde organismen (ggo’s) waarvoor Europese regelgeving bestaat. Het RIVM (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu) heeft een rol in het beoordelen van de veiligheid van ggo’s. In die hier beschreven situatie en indien uitgevoerd in Nederland, betreft het het programmeren en selecteren van de bacteriën (onder laboratorium omstandigheden) als ook de toepassing in de patiënt (gentherapie).