به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در دهه‌های اخیر، سرطان به یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های پزشکی جهان تبدیل شده است. با وجود پیشرفت‌های چشمگیر در روش‌های سنتی مانند جراحی، شیمی‌درمانی و پرتودرمانی، این درمان‌ها همچنان با محدودیت‌هایی مانند عوارض جانبی شدید، مقاومت دارویی و ناتوانی در درمان تومورهای پیشرفته مواجه هستند. اما حالا، دانشمندان به رویکردی نوآورانه روی آورده‌اند: استفاده از باکتری‌ها به عنوان ابزار درمانی. این روش که به نام «درمان سرطان مبتنی بر باکتری» شناخته می‌شود، با بهره‌گیری از توانایی‌های منحصربه‌فرد باکتری‌ها، امیدی تازه در درمان سرطان ایجاد کرده است.

چرا باکتری‌ها برای درمان سرطان؟

باکتری‌ها موجودات میکروسکوپی هستند که به طور طبیعی در بدن انسان، از پوست گرفته تا روده‌ها، حضور دارند. برخی از این باکتری‌ها می‌توانند به طور خاص به محیط تومورها جذب شوند و در آن‌ها رشد کنند. این ویژگی به دلیل شرایط خاص محیط تومور، مانند کمبود اکسیژن (هیپوکسی)، محیط اسیدی و وجود بافت‌های مرده (نکروز) است که برای باکتری‌ها محیطی ایده‌آل فراهم می‌کند. برخلاف روش‌های سنتی که به طور غیراختصاصی به تمام بدن اثر می‌کنند، باکتری‌ها می‌توانند به صورت هدفمند به تومورها نفوذ کنند و داروها یا عوامل ضدسرطانی را مستقیماً به محل هدف برسانند.

بر اساس مقاله‌ای در International Journal of Nanomedicine ، باکتری‌ها و مشتقات آن‌ها به دلیل توانایی ذاتی در هدف‌گیری تومورها، گزینه‌ای جذاب برای تحویل دارو هستند. این توانایی از طریق ویژگی‌هایی مانند شناوری با کمک تاژک‌ها و شیمی‌جذبی (حرکت به سمت مواد شیمیایی خاص) تقویت می‌شود. به عنوان مثال، باکتری‌هایی مانند سالمونلا و کلستریدیوم می‌توانند به مناطق کم‌اکسیژن تومور نفوذ کنند، جایی که داروهای سنتی به سختی دسترسی پیدا می‌کنند.

تاریخچه استفاده از باکتری‌ها در درمان سرطان

ایده استفاده از باکتری‌ها برای درمان سرطان به قرن نوزدهم بازمی‌گردد. در سال 1813، یک پزشک به نام ووتیه مشاهده کرد که بیماران سرطانی مبتلا به عفونت کلستریدیوم (عامل گانگرن گازی) گاهی بهبود تومور را تجربه می‌کردند. در سال 1891، ویلیام کول، جراح آمریکایی، با تزریق باکتری‌های استرپتوکوکوس و سراتیا مارسسنس (معروف به سم کول) به تومورها، نتایج مشابهی مشاهده کرد. این روش، اگرچه در آن زمان به دلیل ظهور شیمی‌درمانی و پرتودرمانی کنار گذاشته شد، اما پایه‌ای برای تحقیقات مدرن شد.

در قرن بیستم، استفاده از واکسن BCG (باسیل کالمت-گورین)، یک سویه ضعیف‌شده از مایکوباکتریوم بوویس، برای درمان سرطان مثانه تأیید شد. این موفقیت نشان داد که باکتری‌ها می‌توانند سیستم ایمنی را تحریک کرده و به طور مستقیم یا غیرمستقیم تومورها را هدف قرار دهند. مقاله‌ای در Clinical & Translational Immunology  به این نکته اشاره می‌کند که پیشرفت‌های اخیر در زیست‌فناوری و مهندسی ژنتیک، امکان استفاده از باکتری‌های اصلاح‌شده را برای درمان‌های دقیق‌تر فراهم کرده است.

مکانیسم‌های درمان با باکتری‌ها

باکتری‌ها از چند طریق در درمان سرطان مؤثر هستند:

1. هدف‌گیری ذاتی تومورها: محیط تومور به دلیل کمبود اکسیژن و وجود مواد مغذی خاص، برای باکتری‌های بی‌هوازی مانند کلستریدیوم یا باکتری‌های اختیاری بی‌هوازی مانند سالمونلا و لیستریا جذاب است. این باکتری‌ها می‌توانند به طور انتخابی در تومورها تجمع کنند و از طریق تاژک‌ها و شیمی‌جذبی به عمق بافت تومور نفوذ کنند.
2. تولید عوامل ضدسرطانی: باکتری‌ها می‌توانند موادی مانند آنتی‌بیوتیک‌ها، سموم یا آنزیم‌های ضدسرطانی تولید کنند. برای مثال، سالمونلا می‌تواند نیترات و نیتریت را به اکسید نیتریک (NO) تبدیل کند که رشد تومور را متوقف می‌کند. همچنین، سموم باکتریایی مانند کولیسین از اشریشیا کلی می‌توانند غشای سلول‌های سرطانی را تخریب کنند.
3. تحریک سیستم ایمنی: باکتری‌ها با آزاد کردن الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن (PAMPs) مانند لیپوپلی‌ساکارید (LPS)، سیستم ایمنی ذاتی و تطبیقی را فعال می‌کنند. این امر باعث افزایش نفوذ سلول‌های T کشنده (CD8+) به تومور و تولید سیتوکین‌های ضدسرطانی مانند TNF-α و IL-2 می‌شود. باکتری‌هایی مانند Fusobacterium nucleatum می‌توانند مسیرهای سیگنالینگ مانند NF-KB و STING را فعال کنند و پاسخ ایمنی ضدتوموری را تقویت کنند.
4. تحویل داروهای هدفمند: باکتری‌ها می‌توانند به عنوان حامل‌های نانودارو عمل کنند و موادی مانند سیتوکین‌ها، آنتی‌بادی‌ها یا نانوذرات را به تومور برسانند. به عنوان مثال، اشریشیا کلی مهندسی‌شده می‌تواند آنتی‌بادی‌های ضد PD-L1 را به تومور منتقل کند و پاسخ ایمنی را تقویت کند.

انواع نانوحامل‌های مبتنی بر باکتری

باکتری‌ها و مشتقات آن‌ها در اشکال مختلفی به عنوان حامل‌های دارویی استفاده می‌شوند:

• باکتری‌های زنده ضعیف‌شده: سویه‌هایی مانند سالمونلا تایفی‌موریوم VNP20009 و لیستریا مونوسیتوژنز LADD با حذف ژن‌های بیماری‌زا، ایمن و مؤثر شده‌اند. این باکتری‌ها می‌توانند تومورها را هدف قرار داده و داروها یا عوامل ایمنی را آزاد کنند.
• باکتری‌های مغناطیسی: باکتری‌های مغناطیس‌دوست مانند MSR-1 می‌توانند با استفاده از میدان‌های مغناطیسی خارجی به سمت تومور هدایت شوند. این روش امکان تحویل دقیق داروهایی مانند داکسوروبیسین را فراهم می‌کند.
• نانوروبات‌های زیستی ترکیبی: این نانوروبات‌ها ترکیبی از باکتری‌ها و مواد غیرزنده مانند نانوذرات هستند که از طریق تعاملات شیمیایی یا الکترواستاتیکی به هم متصل می‌شوند. این سیستم‌ها می‌توانند داروها را با دقت بالا به تومور برسانند.
• مینی‌سل‌ها: این سلول‌های بدون هسته، حاصل تقسیم غیرعادی باکتری‌ها، به دلیل اندازه کوچک (حدود 400 نانومتر) و ظرفیت بالای حمل دارو، برای تحویل دارو به مناطق هیپوکسیک تومور مناسب هستند.
• شبح‌های باکتریایی (Bacterial Ghosts): این پوسته‌های خالی باکتریایی، که از طریق مهندسی ژنتیک تولید می‌شوند، می‌توانند داروها را حمل کرده و سیستم ایمنی را تحریک کنند.
• وزیکول‌های غشای خارجی (OMVs): این نانولیپیدهای کروی که توسط باکتری‌های گرم‌منفی ترشح می‌شوند، به دلیل ایمونوژنیسیته بالا و توانایی نفوذ به سلول‌های میزبان، برای تحویل واکسن‌های ضدسرطانی و داروها استفاده می‌شوند.
• اسپورهای باکتریایی: اسپورهای باکتری‌هایی مانند کلستریدیوم بوتریکوم به دلیل مقاومت بالا در محیط‌های خشن، برای تحویل خوراکی داروها مناسب هستند.

پیشرفت‌های اخیر در مهندسی باکتری‌ها

پیشرفت‌های زیست‌فناوری و زیست‌شناسی مصنوعی امکان مهندسی باکتری‌ها برای درمان‌های دقیق‌تر را فراهم کرده است. به عنوان مثال:

• ویرایش ژنوم: با استفاده از فناوری CRISPR/Cas9، باکتری‌ها می‌توانند برای بیان پروتئین‌های ضدسرطانی مانند IL-2 یا آنزیم‌های تبدیل‌کننده پرو-داروها (مانند 5-فلوروسیتوزین به 5-فلورواوراسیل) مهندسی شوند.
• مدارهای ژنی: این مدارها به باکتری‌ها اجازه می‌دهند تا در پاسخ به محرک‌های محیطی مانند pH یا دما، داروها را به طور کنترل‌شده آزاد کنند. به عنوان مثال، سالمونلا مهندسی‌شده می‌تواند با رسیدن به آستانه خاصی در تومور، لیز شود و داروهای ضدسرطانی را آزاد کند.
• اصلاح سطح: پوشش‌دهی باکتری‌ها با موادی مانند هیدروژل یا لیپوزوم‌ها از تخریب زودهنگام آن‌ها در معده جلوگیری می‌کند و تحویل دارو را بهبود می‌بخشد.

مزایای درمان مبتنی بر باکتری

1. هدف‌گیری دقیق: باکتری‌ها به طور طبیعی به تومورها جذب می‌شوند و نیاز به روش‌های پیچیده هدف‌گیری را کاهش می‌دهند.
2. تحریک ایمنی: باکتری‌ها سیستم ایمنی را فعال می‌کنند و پاسخ ضدتوموری را تقویت می‌کنند.
3. انعطاف‌پذیری: باکتری‌ها می‌توانند برای حمل انواع داروها، از نانوذرات گرفته تا آنتی‌بادی‌ها، مهندسی شوند.
4. ایمنی زیستی: سویه‌های پروبیوتیک مانند اشریشیا کلی نسیل 1917 یا باکتری‌های ضعیف‌شده، عوارض جانبی کمتری دارند.
5. تصویربرداری درمانی: باکتری‌ها می‌توانند با مواد لومینسنت برای ردیابی در بدن ترکیب شوند.

چالش‌ها و محدودیت‌ها

با وجود پتانسیل بالا، این روش با چالش‌هایی مواجه است:

• ایمنی زیستی: باکتری‌های زنده ممکن است باعث عفونت‌های سیستمیک یا واکنش‌های ایمنی بیش از حد مانند طوفان سیتوکین شوند.
• کارایی درمانی: پیچیدگی محیط تومور ممکن است اثربخشی باکتری‌ها را محدود کند.
• روش‌های تجویز: مسیرهای مختلف تجویز (خوراکی، وریدی، استنشاقی) نیاز به بهینه‌سازی دارند تا از تخریب باکتری‌ها در بدن جلوگیری شود.
• ترجمه بالینی: هرچند آزمایش‌های بالینی اولیه (مانند استفاده از سالمونلا VNP20009 یا BCG در سرطان مثانه) امیدوارکننده بوده‌اند، اما مقیاس‌پذیری و استانداردسازی این روش‌ها همچنان چالش‌برانگیز است.

چشم‌انداز آینده

تحقیقات در زمینه درمان سرطان مبتنی بر باکتری در حال گسترش است. منابع خارجی، مانند مقاله‌ای در Nature Reviews Cancer ، پیش‌بینی می‌کنند که با پیشرفت در زیست‌شناسی مصنوعی، باکتری‌های مهندسی‌شده می‌توانند به عنوان «کارخانه‌های زیستی» در تومور عمل کنند و داروها را به صورت محلی تولید کنند. همچنین، ترکیب این روش با ایمونوتراپی‌های دیگر، مانند مهارکننده‌های چک‌پوینت ایمنی (anti-PD-1/PD-L1) یا CAR-T، می‌تواند اثربخشی را افزایش دهد.

آزمایش‌های بالینی در حال انجام، مانند استفاده از کلستریدیوم نووی-NT یا اشریشیا کلی مهندسی‌شده، نشان‌دهنده پتانسیل این روش هستند. با این حال، نیاز به تحقیقات بیشتر برای رفع چالش‌های ایمنی و بهبود کارایی وجود دارد. در آینده، با توسعه روش‌های تحویل پیشرفته‌تر و استانداردهای بالینی، این رویکرد می‌تواند به یک ستون اصلی در درمان سرطان تبدیل شود.

نتیجه‌گیری

درمان سرطان مبتنی بر باکتری، با بهره‌گیری از توانایی‌های طبیعی و مهندسی‌شده باکتری‌ها، راهی نوآورانه برای مقابله با این بیماری ارائه می‌دهد. این روش با هدف‌گیری دقیق تومورها، تحریک سیستم ایمنی و تحویل داروهای هدفمند، می‌تواند محدودیت‌های درمان‌های سنتی را برطرف کند. اگرچه چالش‌هایی مانند ایمنی زیستی و پیچیدگی‌های بالینی باقی مانده‌اند، اما پیشرفت‌های اخیر در مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری، آینده‌ای روشن برای این رویکرد ترسیم می‌کنند. با ادامه تحقیقات و آزمایش‌های بالینی، باکتری‌ها ممکن است به زودی به عنوان متحدان قدرتمند در نبرد با سرطان شناخته شوند.

پایان مطلب./