Kansere karşı geliştirilen savaşçı bakteriler

Bilim insanları, kalıtımsal anlamda programlanmış bakterileri, farelerde bulunan tümörleri yok etmede kullandı. Bu yenilikçi yöntem, kanser hastalarını mevcut ilaçların yan etkilerinden koruyan ve daha kesin çözümler üreten tedavi yöntemlerinin bulunmasına kapı aralayabilir. Araştırmacılar halihazırda söz konusu tedavi yöntemini geliştirmek için çabalıyor, ancak fareler üzerinde başarılı olmaları insanlar üzerinde de başarılı olacakları anlamına gelmiyor. Boston’daki Massachusetts Genel Hastanesi’nde bağışıklık bilimci olan Dr. Michael Dougan, çarşamba günü Nature Medicine dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmanın, yakın gelecekte olacak yeniliklerin habercisi olduğunu söyledi.

Sistemden gizleniyor
Bağışıklık hücrelerimiz bazen kanser hücrelerini yardım almaksızın teşhis edip yok edebilir. Ancak söz konusu tümörler, “CD47” adlı bir genin fonksiyonlarından yararlanarak bağışıklık sisteminden gizlenebiliyor.
Bu gen, kırmızı kan hücrelerinin yüzeyine yerleşen ve “beni yeme” (sağlıklıyım) anlamına gelen, işaret mahiyetinde bir protein üretiyor. Bağışıklık hücreleri de bunu görüp onları yemiyor.
Ancak, kırmızı kan hücreleri yaşlandıkça, CD47, proteinlerini kaybediyor. Sonunda, bağışıklık hücreleri artık onlara serbest geçiş izni vermemeye başlıyor ve yeni hücrelere yer açmak için eskileri yiyor.
Kanser hücrelerindeki bozulmalar, “beni yeme” sinyali veren CD47 geninin otomatik olarak bu sinyali vermesine neden olabilir. Bu durumda bağışıklık sistemi de bu hücreleri zararsız olarak görür ve tehlikeli tümörlere dönüşmelerini sağlar.
Son yıllarda bilim insanları, kanser hücrelerindeki CD47 proteinlerine bağlanarak, “beni yeme” işaretini perdeleyen antikorlar1 geliştiriyorlar. Bu şekilde vücudun bağışıklık hücreleri de kanser hücrelerini tehlikeli olarak tanımlamayı öğrenip saldırı geliştirebiliyorlar.

Savaşçı bakteriler
Ancak sıradan antikorlar, büyük tümörlere giremeyen büyükçe moleküllerdir. Kanser tedavisi sırasında kana karıştırılmaları gerektiğinden, bu antikorlar, yarattıkları yan etkilerle birlikte vücudun hemen her yerine yayılır. New York’taki Columbia Üniversitesi’nde bağışıklık bilimci Nicholas Arpaia ve sentetik biyolog2 Tal Danino ise bu sorundan hareketle, bağışıklık sistemini, dışarıdan ziyade tümörlerin içinden, kanser hücrelerine karşı harekete geçirebilmek için bakterileri kullanıp kullanamayacaklarını merak ettiler.
Dr. Danino 2016 yılında, tümörlerle içeriden savaşan bakterilerin programlanmasında görev aldı. Bu bakterilerin, tümörleri, bağışıklık sisteminden bağımsız bir alan olarak kullanarak istila etmeleri planlandı.
Bakteriler normal koşullarda CD47 geni için antikor üretmezler. Ancak Dr. Dougan ve arkadaşları, ve “nano gövde”3 adı verilen molekülün küçük bir sürümünü geliştirdiler. Söz konusu nano gövdeler bakteri üretebilecek kadar küçük ve aynı zamanda geleneksel antikorlardan çok daha güçlüler.
Araştırmacılar nano gövde genini bakteri içerisine yerleştirip, bakterileri birer nano gövde fabrikasına dönüştürdü. Daha sonra ekip, kalıtımsal yapıları değiştirilmiş beş milyon mikrobu fare tümörlerine nakletti.

Tümöre çifte darbe
Bakteriler ayrıca, toplu intihar gerçekleştirebilecek şekilde programlandı. Tümöre sızıp, çoğalan bakterilerin yüzde 90’ı görevleri tamamlanınca kendilerini parçalayıp imha etti. Kanser hücrelerindeki CD47 proteinlerine bağlanan nano gövdeler, bağışıklık sistemini aldatan “beni yeme” maskesini işlevsiz bırakıyor.
Bütün bunlara ek olarak, operasyonun ardından, ölü bakterilerin parçaları da tümörden dışarı sızıyor. Bu enkaz parçaları da kanser hücrelerine saldıran bağışıklık hücrelerinin dikkatini çekiyor. Kuşatılmış tümörün içinde, hayatta kalan bakteriler tekrar çoğalmaya başlıyor. Nüfusları yeterince arttığında, çoğunluk bir kez daha parçalara ayrılarak intihar ediyor.
Çifte darbe, bakterilerin nakledildiği tümörleri ortadan kaldırabiliyor.
Dougan ve meslektaşları CD47 nano gövdeleri ilk geliştirdiklerinde, onları kanser hücrelerine nakletmenin, söz konusu araçların etkinlikleri açısından çok önemli olacağını anladılar. Ancak, Dr. Dogan hiçbir zaman birilerinin onu mikrobik bir Truva Atı’nın içine saklayacağını hayal etmemişti.
Dr. Dougan bu mekanizmayı, “Küçük muhteşem bir makine” şeklinde tarif ediyor.
Bu yeni yaklaşım aynı zamanda, kanser tedavisinin yan etkilerini azaltma potansiyeline de sahip. Fareleri ilaca boğmak yerine, bakteriler, tümörlere yönelik saldırıları yönetiyor. Kanser hücrelerinden sızan nano gövdeler, küçük boyutlarından dolayı vücut tarafından hızla temizleniyor.
Arpaia ve meslektaşlarına göre bu yeni yaklaşıma dair bir başka faydalı özellik de şu: Bir tümörün bakteriler tarafından öldürülmesinin ardından, faredeki diğer tümörlerde de küçülme gözleniyor. Bu noktada bakteriler muhtemelen, bağışıklık sisteminin diğer kanser hücrelerini tanımayı öğrenmesine yardımcı oluyor.
Dr. Dougan, kalıtımsal anlamda yeniden programlanmış bakterilerin, insanlarda farelerde olduğu kadar güçlü sonuçlar veremeyebileceği konusunda uyarıda bulunuyor.

Amaç: Hapla tedavi
Dr. Dougan’a göre, “Temelde farelerle aynı sıhhi tesisata sahibiz, ancak bizimki daha büyük bir ölçeğe sahip. Bunun anlamı, geliştirdiğimiz ilaç insan vücuduna ait bir bölümden diğerine farelerde olduğu kadar etkin bir biçimde yolculuk edemeyebilir.”
M.I.T.’de işlemsel biyolog olarak görev yapan ve aynı şekilde bakterileri, kansere karşı savaşmaları için programlayan Synlogic adlı şirketin kurucu ortağı olan Tim Lu’ya göre, “Bu yeni çalışma, son yıllarda sentetik biyoloji alanında ne kadar ileri gittiğimizi gösteriyor.”

Sonuçlar olumlu
Dr. Danino, kanser tedavisinde kullanılması düşünülen bu yeniden programlanmış bakterileri geliştiren GenCirq şirketini kurdu. Arpaia ise şirketin liderlik kurulunda.
Amaçları ise bazı metastatik kanser4 türlerini, programlanmış bakterilerin yüklendiği bir hapla tedavi etmek. Dr. Danino ve arkadaşları tarafından daha önce yapılan bir araştırma, fareler tarafından yutulan bakterilerin karaciğere ulaşıp, buradaki tümörleri istila edebileceğini gösterdi.
Bu çok önemli, zira karaciğer sıklıkla metastatik kanser tarafından istila edilir. Yeniden programlanmış bakteriler, bağışıklık hücrelerinin oradaki bir tümörü tanımasına yardımcı olursa, aynı bakteriler vücudun herhangi bir yerindeki kanser oluşumuna karşı saldırıya geçebilir.

1) Antikor: Vücudumuza giren yabancı proteinlere karşı savaşan moleküler yapılardır.
2) Sentetik Biyoloji (SynBio): Biyoloji ve mühendisliğin disiplinlerarası bir koludur. Amacı, hücrelerde çeşitli işlevler tasarlamamıza ve oluşturmamıza izin veren araçları oluşturmak ve kullanmaktır.
3) Nano Gövde: Kanserli tümörlere gönderilen, mikroskobik boyutta tasarlanmış bir araçtır; tümörü yok etmeye programlanmış savaşçı bakterileri üretmektedir.
4) Metastatik Kanser: İlk konumundan vücudun diğer bölümlerine yayılan kanser türü.
Carl Zimmer, New York Times, 3 Temmuz 2019
https://www.nytimes.com/2019/07/03/ science/cancer-bacteria/immune-system. html
https://www.nytimes.com/2019/07/03/ science/cancer-bacteria-immune-system. html

CARL ZİMMER (NY TIMES)
Çeviren: M. Birol Güger/Cumhuriyet gazetesi