Začetki imunoterapije za zdravljenje raka segajo v pozno 19. stoletje, ko je William B. Coley uporabil mešanico bakterij, ki proizvajajo toksine, za lokalno zdravljenje tumorjev. V projektu bomo oživili Coleyjevo prvotno zamisel, vendar v posodobljeni različici. Natančneje, uporabili bomo genetsko informacijo za produkcijo toksinov pridobljeno iz bakterij, ki jo bomo lokalno vnesli v tumorsko tkivo s pristopom genskega zdravljenja, imenovanim genski elektroprenos (GEP). Izbira toksinov za projekt temelji na, po našem mnenju, enem od najbolj obetavnih in najpreprostejših pristopov za sprožitev protitumorskega imunskega odziva, in situ vakcinaciji. Kot in situ vakcine se lahko uporabljajo različne lokalne ablativne terapije, saj sproščajo tumorske antigene (TA) v kontekstu signalov nevarnosti. Vendar to običajno ne zadostuje za sprožitev učinkovitega sistemskega in trajnega imunskega odziva. Zato je treba te ablativne terapije kombinirati z imunološkimi adjuvansi, kot pri standardnih vakcinah. Zato nameravamo v tem projektu uporabiti kombinacijo dveh toksinov: Prvi je namenjen in situ vakcinaciji, drugi pa spodbujanju imunskega odziva proti sproščenim TA. Kandidatne gene za prvi toksin bomo izbrali iz skupine toksinov, ki tvorijo pore. Za te toksine je znano, da povzročajo lizo celic, zato so primerni za sproščanje TA iz tumorskih celic. Drugi toksini bomo izbrali iz skupine imunostimulatornih toksinov, imenovanih superantigeni (SAg). Ti toksini lahko sprožijo poliklonsko ekspanzijo celic T in množično sproščanje citokinov. Zato lahko SAg spremenijo mikrookolje in okrepijo specifični imunski odziv proti TA, ki se sproščajo iz tumorske celice. Za dostavo razvitih plazmidov, ki bojo kodirali sekretorno obliko toksinov, nameravamo uporabiti GEP, ki omogoča lokalizirano dostavo neposredno v tumorske celice. Tako bi povzročili prehodno transfekcijo in parakrino izločanje proizvedenih toksinov, kar pomeni, da bi za terapevtski učinek morala zadostovati enkratna transfekcija le nekaj celic v tumorju.

Cilj projekta je torej pripraviti plazmide z zapisom za sekretorno obliko toksinov, ki bi jih lahko uporabili za sprožitev in situ vakcinacije z GEP. Ker gre za popolnoma nov pristop, bo velik del projekta namenjen pripravi plazmidov in testiranju njihove funkcionalnosti. Naš cilj bo najprej izbrati najprimernejše gene z zapisi za toksine in SAg in nato pripraviti plazmide, ki bodo omogočili njihovo izločanje iz transfeciranih celic. Nato bomo preverili, ali toksini izločeni iz evkariontskih celice, namesto bakterijskih, ohranijo svoje toksično in superantigensko delovanje. Nazadnje bomo GEP novih plazmidov preskusili in vivo na treh imunološko različnih tumorskih modelih, kjer bomo dokazovali varnost in terapevtsko učinkovitost pristopa.