El secuestro metabólico por probióticos de ingeniería reprograma el metabolismo del tumor y el microambiente inmune...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería biomédica
• Tratamiento del cáncer
• Inmunología

Sus antecedentes:

• La reprogramación metabólica del tumor es crucial para la progresión del cáncer y la evasión inmune.
• Las estrategias actuales de fotodinámica-inmunoterapia (PDT) carecen de coordinación sinérgica entre la alteración metabólica y la activación inmune.
• El desarrollo de sistemas integrados para mejorar el tratamiento del cáncer es un desafío importante.

Objetivo del estudio:

• Diseñar un sistema híbrido de nanopartículas de conversión ascendente (UCNP) y bacterias para la inmunoterapia fotodinámica sinérgica.
• Lograr efectos terapéuticos de auto refuerzo mediante la coordinación de la perturbación metabólica y la activación inmunogénica.
• Mejorar la eficacia antitumoral mediante la reprogramación metabólica dirigida y la estimulación inmunológica.

Principales métodos:

• Probióticos *E. coli* diseñados para sintetizar ácido 5-aminolevulínico (precursor de PpIX) y utilizar la glicina como única fuente de carbono.
• Desarrolló un sistema híbrido UCNP-ADN con alfileres G4 y aptameros para la unión dirigida a las bacterias y la respuesta miRNA-21.
• Función bacteriana optimizada mediante el cribado de chips microfluídicos para el agotamiento de la glicina y el enriquecimiento de PpIX.

Principales resultados:

• El sistema UCNP-bacterias agotó efectivamente la glicina del tumor y generó protoporfirina IX (PpIX).
• El agotamiento de la glicina interrumpió la homeostasis redox del tumor y aumentó la generación de fotosensibilizantes y la eficacia de la terapia fotodinámica (TFP).
• El sistema promovió la muerte celular inmunogénica mediada por ROS, la activación de las células dendríticas y la polarización de los macrófagos M1, lo que condujo a efectos antitumorales significativos y a una reducción de la metástasis.

Conclusiones:

• El sistema híbrido UCNP-bacterias diseñado ofrece una nueva estrategia para la inmunoterapia fotodinámica de auto-refuerzo.
• Este doble enfoque metabólico reprograma efectivamente el microambiente del tumor, mejora la muerte celular inmunogénica y suprime el crecimiento del tumor y la metástasis.
• Este sistema integrado es prometedor para avanzar en el tratamiento del cáncer al combinar la modulación metabólica con la inmunoterapia.