Zum ersten Mal auf der Welt haben Forscher der Universität Tel Aviv ein von Bakterien produziertes Toxin in mRNA-Moleküle (Messenger-RNA) kodiert und diese Partikel direkt an Krebszellen abgegeben, wodurch diese Zellen das Toxin produzierten – was sie schließlich mit Erfolg tötete Satz von 50 %.
Die bahnbrechende Studie wurde von Ph.D. geleitet. Studentin Yasmin Granot-Matok und Prof. Dan Peer, ein Pionier in der Entwicklung von RNA-Therapeutika und Leiter des Nanomedizinlabors an der Shmunis School of Biomedicine and Cancer Research, der auch als Vizepräsident für Forschung und Entwicklung der TAU fungiert. Die Ergebnisse der Studie wurden in veröffentlicht Theranostik.
Prof. Peer erklärt: „Viele Bakterien scheiden Giftstoffe aus. Das bekannteste davon ist wahrscheinlich das Botulinumtoxin, das bei Botox-Behandlungen injiziert wird. Eine weitere klassische Behandlungstechnik ist die Chemotherapie, bei der kleine Moleküle über den Blutkreislauf abgegeben werden, um Krebszellen effektiv abzutöten. Chemotherapie hat einen großen Nachteil: Sie ist nicht selektiv und tötet auch gesunde Zellen. Unsere Idee war, sichere mRNA-Moleküle, die für ein bakterielles Toxin kodiert sind, direkt an die Krebszellen zu liefern und diese Zellen so zu veranlassen, tatsächlich das toxische Protein zu produzieren, das sie später töten würde . Es ist, als würde man ein Trojanisches Pferd in die Krebszelle einschleusen.“
Zunächst kodierte das Forschungsteam die genetischen Informationen des toxischen Proteins, das von Bakterien der Pseudomonas-Familie produziert wird, in mRNA-Moleküle (ähnlich dem Verfahren, bei dem genetische Informationen des Spike-Proteins von COVID-19 in mRNA-Moleküle kodiert wurden, um den Impfstoff herzustellen).
Die mRNA-Moleküle wurden dann in Lipid-Nanopartikel verpackt, die im Labor von Prof. Peer entwickelt wurden, und mit Antikörpern beschichtet – um sicherzustellen, dass die Anweisungen zur Produktion des Toxins ihr Ziel, die Krebszellen, erreichen. Die Partikel wurden in die Tumore von Tiermodellen mit Melanom-Hautkrebs injiziert. Nach einer einzigen Injektion verschwanden 44–60 % der Krebszellen.
„In unserer Studie produzierte die Krebszelle das toxische Protein, das sie schließlich tötete“, sagt Prof. Peer. „Wir haben Pseudomonas-Bakterien und den Melanomkrebs verwendet, aber das war nur eine Frage der Zweckmäßigkeit. Viele anaerobe Bakterien, insbesondere diejenigen, die im Boden leben, scheiden Toxine aus, und die meisten dieser Toxine können wahrscheinlich mit unserer Methode verwendet werden. Das ist unsere.“ „Rezept“, und wir wissen, wie wir es mit unseren Nanopartikeln direkt an die Zielzellen liefern können.“
„Wenn die Krebszelle am anderen Ende das ‚Rezept‘ liest, beginnt sie, das Toxin zu produzieren, als wäre es das Bakterium selbst, und dieses selbst produzierte Toxin tötet es schließlich ab. Mit einer einfachen Injektion in das Tumorbett können wir dies tun.“ Krebszellen dazu bringen, „Selbstmord zu begehen“, ohne gesunde Zellen zu schädigen. Darüber hinaus können Krebszellen keine Resistenz gegen unsere Technologie entwickeln, wie es bei Chemotherapien oft der Fall ist – weil wir immer ein anderes natürliches Toxin verwenden können.“
Mehr Informationen:
Yasmin Granot-Matok et al., Mit Toxin-mRNA beladene Lipid-Nanopartikel stellen eine neue Strategie für die Behandlung solider Tumoren dar. Theranostik (2023). DOI: 10.7150/thno.82228