"Trojan Microbe": Bakteri Menyembunyikan Virus Onkolitik dari Sistem Kekebalan Tubuh dan Meluncurkannya Langsung ke Tumor

Virus onkolitik dapat membunuh sel kanker, tetapi seringkali tidak berdaya melawan… kekebalan tubuh kita: antibodi penetralisir mencegat virus dalam darah, mencegahnya mencapai tumor. Sebuah tim dari Columbia Engineering telah mengusulkan solusi cerdas: menyembunyikan virus di dalam bakteri yang menemukan dan mengisi tumor itu sendiri. Di Nature Biomedical Engineering, mereka mempresentasikan platform CAPPSID - "Aktivitas Terkoordinasi Prokariota dan Picornavirus untuk Pengiriman Intraseluler yang Aman". Bakteri Salmonella typhimurium menghasilkan RNA virus onkolitik Senecavirus A (SVA) dan melepaskannya ke dalam sel tumor, tempat virus lepas landas dan menyebar, tetap tak terlihat oleh antibodi yang bersirkulasi. Pada tikus imunokompeten, "hambatan" semacam itu menekan pertumbuhan tumor dan bahkan berfungsi dengan kekebalan antivirus yang sudah ada.

Latar Belakang Penelitian

Virus onkolitik telah lama dianggap sebagai "obat yang bereplikasi sendiri": mereka memilih sel kanker, bereplikasi di dalamnya, dan memicu respons imun terhadap tumor. Namun, pendekatan ini memiliki hambatan sistemik yang persisten - penghantaran. Ketika diberikan secara intravena, virus dengan cepat dicegat oleh antibodi penetral dan elemen sistem imun bawaan, beberapa partikel "menempel" di hati dan limpa, dan hanya sebagian kecil yang mencapai tumor padat dengan perfusi buruk. Oleh karena itu, banyak protokol klinis terpaksa membatasi diri pada injeksi intratumoral, yang mempersempit rentang indikasi dan mempersulit pengobatan beberapa fokus.

Sejalan dengan virus, cabang lain agen antitumor "hidup" berkembang – bakteri hasil rekayasa. Strain Salmonella, E. coli, Listeria, dll. yang dilemahkan menunjukkan tumorotropisme: mereka mudah mengisi zona tumor hipoksia dan dapat berfungsi sebagai pembawa untuk pengiriman sitotoksin, sitokin, atau kaset genetik secara lokal. Namun, terapi bakteri bekerja secara lokal dan dibatasi oleh skala kolonisasi: sulit menjangkau sel di luar "sarang bakteri", dan keamanan serta pengendaliannya selalu berada di bawah kendali ketat regulator.

Dengan latar belakang ini, gagasan menggabungkan kekuatan kedua dunia terasa logis. Sebelumnya, berbagai upaya telah dilakukan untuk "melindungi" virus dengan polimer, menyembunyikannya dalam sel pembawa (misalnya, sel punca mesenkimal), dan menggunakan eksosom – semua pendekatan ini sebagian melewati antibodi, tetapi mempersulit produksi dan pengendaliannya. Bakteri mampu menemukan tumor secara mandiri dan mengirimkan "muatan" jauh ke dalam jaringan; jika mereka dilatih untuk meluncurkan virus langsung ke dalam sel tumor, mereka dapat melewati "payung anti-udara" imun sistemik dan sekaligus memperluas area terdampak di luar koloni karena penyebaran virus lebih lanjut.

Kunci dari translasi adalah kendali keamanan. Virus onkolitik yang telanjang di dalam bakteri secara teoritis dapat "menjadi liar". Itulah sebabnya platform modern membangun sekering bertingkat: RNA virus disintesis dan dilepaskan hanya di dalam sel tumor, dan perakitan penuh virion bergantung pada "kunci" — protease spesifik atau faktor lain yang hanya disediakan oleh bakteri. Akibatnya, virus tetap menjadi "penumpang buta" hingga mencapai target; sistem imun tidak mendeteksinya di aliran darah; virus diluncurkan secara terarah, dan kemungkinan penyebaran yang tidak terkendali berkurang. Inilah strategi yang dikembangkan oleh penelitian baru ini, yang menunjukkan bahwa "bakteri kurir" dapat secara andal mengirimkan pikornovirus onkolitik ke tumor dan mengaktifkannya di tempat yang benar-benar dibutuhkan.

Cara kerjanya

• Pendeteksi bakteri. Rekayasa S. typhimurium secara alami menjangkau tumor dan mampu menembus sel kanker. Di dalamnya, ia mentranskripsi RNA virus (termasuk genom SVA lengkap) menggunakan promotor tertentu.
• "Pemicu" autolitik. Bakteri diprogram untuk melisis di dalam sitoplasma sel tumor dan secara bersamaan melepaskan RNA virus dan enzim tambahan. Virus memulai siklus replikasi dan menginfeksi sel-sel di sekitarnya.
• Kontrol keamanan. Virus ini dimodifikasi lebih lanjut: untuk merakit virion dewasa, virus ini membutuhkan "kunci" protease (misalnya, protease TEV), yang hanya disediakan oleh bakteri. Hal ini membatasi penyebaran yang tidak terkendali.
• "Perisai" dari antibodi. Meskipun RNA virus "dikemas" di dalam bakteri, antibodi penetral dalam darah tidak mendeteksinya, sehingga membantu pengirimannya ke tumor.

Apa yang ditunjukkan oleh percobaan

• Dalam kultur: CAPPSID memicu infeksi SVA penuh dan penyebaran virus di antara sel yang tidak terinfeksi bakteri (termasuk pada garis kanker paru neuroendokrin H446).
• Pada tikus, pemberian CAPPSID intratumoral dan intravena menghambat pertumbuhan tumor dan memungkinkan replikasi virus yang kuat; pada beberapa model, tumor SCLC subkutan diberantas sepenuhnya.
• Kekebalan terhadap “kebisingan”: sistem ini bekerja bahkan ketika terdapat antibodi penetral terhadap SVA: bakteri mengirimkan genom ke tumor, dan virus diluncurkan “di belakang garis pertahanan.”
• Pengendalian penyebaran: Ketergantungan kondisional virus pada protease bakteri memungkinkannya membatasi jumlah siklus infeksi di luar sel asli - lapisan pengendalian keamanan tambahan.

Mengapa hal ini penting (dan bagaimana hal ini berbeda dari pendekatan konvensional)

Virus onkolitik klasik memiliki dua masalah: antibodi mencegatnya di dalam darah, dan penyebaran sistemik membawa risiko toksisitas. Sebaliknya, bakteri rekayasa menyukai tumor, tetapi bertindak secara lokal dan sulit "menjangkau" bagian tepi neoplasma. CAPPSID menggabungkan kekuatan kedua dunia:

• pengiriman melalui bakteri → peluang lebih tinggi untuk mencapai tumor, melewati antibodi;
• virus di dalam → menginfeksi sel tetangga dan memperluas area aksinya di luar koloni bakteri;
• "Sekring" bawaan dalam bentuk virus yang membutuhkan protease bakteri mengurangi risiko penyebaran yang tidak terkendali.

Detail teknis

• Pada Salmonella, promotor pulau patogenisitas SPI-1/SPI-2 direkrut untuk mengaktifkan transkripsi RNA virus dan protein lisis (HlyE, φX174 E) secara tepat pada waktu dan tempat yang tepat.
• Mereka menguji replikon (RNA yang memperbanyak diri tetapi tidak menyebar) dan SVA berukuran penuh, yang lebih efektif dalam memperluas lesi melalui infeksi ulang.
• Protease TEV digunakan sebagai “kunci eksternal” untuk perakitan virion: tanpanya, virus “tidak akan matang.”

Keterbatasan dan pertanyaan untuk referensi di masa mendatang

• Untuk saat ini, ini masih praklinis: sel, tikus imunokompeten, serangkaian model tumor terbatas; model ortotopik dan toksikologi GLP masih dalam tahap pengembangan.
• Diperlukan penilaian menyeluruh terhadap keamanan bakteri selama pemberian sistemik dan ketahanan “sekring” terhadap lolosnya virus dari mutasi (penulis sudah menetapkan pilihan lokasi sayatan yang mengurangi kemungkinan kembalinya virus).
• Klinik sesungguhnya akan membutuhkan strain yang terbukti aman (misalnya turunan Salmonella yang dilemahkan pada manusia) dan kombinasi yang dipikirkan secara matang dengan imunoterapi.

Apa artinya ini besok?

• 'Obat hidup' baru untuk tumor padat yang hambatan utamanya adalah pengiriman.
• Personalisasi target virus: SVA menunjukkan tropisme untuk tumor neuroendokrin; secara teoritis, platform tersebut dapat digunakan kembali untuk pikornavirus atau replikon onkolitik lainnya.
• Pengurangan konsumsi partikel virus dan risiko efek samping sistemik karena peluncuran lokal di tempat infeksi.

Kesimpulan

Para insinyur telah mengubah bakteri menjadi "kapsid hidup" yang menyembunyikan virus dari antibodi, mengirimkannya ke tumor, dan menyediakan kunci untuk meluncurkannya dengan aman ke dalam sel. Pada tikus, hal ini menghambat pertumbuhan tumor dan melewati kekebalan antivirus — langkah selanjutnya adalah memastikan keamanan dan kustomisasi platform dalam proses uji klinis.

Sumber: Singer ZS, Pabón J., Huang H., dkk. Bakteri rekayasa meluncurkan dan mengendalikan virus onkolitik. Nature Biomedical Engineering (online 15 Agustus 2025). doi: 10.1038/s41551-025-01476-8.