Вчені з Японського інституту передових наук і технологій (JAIST) ідентифікували бактерію з кишківника японських деревних жаб, що зустрічаються в природі, (Dryophytes japonicus), яка продемонструвала чудову протиракову активність у мишей. Результати, опубліковані в журналі Gut Microbes, представляють новий підхід до лікування раку, який використовує живі бактерії для безпосереднього впливу на пухлини, а не просто змінює мікробіом кишківника.
На відміну від багатьох попередніх досліджень, які були зосереджені на зміні складу кишкової мікрофлори або використанні трансплантації фекальної мікробіоти, у цьому дослідженні були виділені окремі штами бактерій, вирощені в лабораторії та введені внутрішньовенно для боротьби з пухлинами.
Команда зібрала 45 штамів бактерій із кишківника японських деревних жаб, японських вогняно-червоних тритонів (Cynops pyrrhogaster) та японських трав'яних ящірок (Takydromus tachydromoides). Після перевірки бактерій на протиракову активність дев'ять штамів показали перспективні результати. Серед них Ewingella americana продемонструвала найсильніші результати.
Одноразове лікування призвело до повного зникнення пухлин у мишей
У мишачій моделі колоректального раку одноразове внутрішньовенне введення E. americana повністю знищило пухлини, забезпечивши 100% повну відповідь (CR). За словами дослідників, лікування перевершило стандартні методи терапії, які використовуються для порівняння, включаючи інгібітори контрольних точок імунітету (антитіло проти PD-L1) та хімієтерапевтичний препарат ліпосомальний доксорубіцин.
Дослідники наголошують, що ці результати отримані тільки на мишах, але вважають, що вони є багатонадійливим підтвердженням концепції розробки нових бактеріальних методів лікування раку.
Подвійна атака на ракові клітини
Очевидно, ця бактерія бореться з раком за допомогою двох взаємодоповнювальних механізмів.
По-перше, E. americana безпосередньо атакує пухлини. Як факультативно анаеробна бактерія, вона процвітає як у багатому киснем, так і в бідному киснем середовищі, що дозволяє їй розмножуватися всередині областей з нестачею кисню, які зазвичай зустрічаються в пухлинах. Опинившись там, популяція бактерій збільшується приблизно у 3000 разів протягом 24 годин після введення, безпосередньо пошкоджуючи ракові клітини.
По-друге, бактерія стимулює імунну систему. Її присутність приваблює Т-клітини, В-клітини та нейтрофіли в пухлини. Потім ці імунні клітини вивільняють запальні сигнальні молекули, включаючи TNF-α та IFN-γ, які посилюють імунну відповідь та сприяють загибелі ракових клітин.
Чому бактерії націлені на пухлини
Одним із найбільш разючих результатів стало те, що E. americana накопичується майже виключно всередині пухлин і не колонізує здорові органи.
Дослідники вважають, що ця специфічність пухлини обумовлена декількома факторами, що діють спільно:
- Низький вміст кисню всередині пухлин сприяє зростанню бактерій.
- Ракові клітини виробляють білок CD47, який пригнічує місцеву імунну активність та створює умови, що дозволяють бактеріям виживати.
- Кровоносна система пухлини має надзвичайну проникність, що полегшує проникнення бактерій, що циркулюють у кровотоку, в пухлинну тканину.
- Специфічні для пухлини метаболічні зміни забезпечують поживні речовини, що підтримують зростання бактерій.
У сукупності ці характеристики дозволяють бактеріям концентруватися в місцях розташування пухлин, уникаючи нормальних тканин.
Позитивні результати безпеки
Дослідницька група також оцінила безпеку лікування.
Вони виявили, що бактерії швидко виводяться з кровотоку, період напіврозпаду становить приблизно 1,2 години й стають невиявленими протягом 24 годин. Колонізація бактеріями не була виявлена у здорових органах, включаючи печінку, селезінку, легені, нирки та серце.
Лікування викликало лише легке, тимчасове запалення, яке нормалізувалося протягом 72 годин. Протягом 60-денного періоду спостереження дослідники не виявили ознак хронічної токсичності.
Розширення застосування на інші види раку
Дослідження підтверджує концепцію використання бактерій, що зустрічаються в природі, як терапія раку. У майбутніх дослідженнях буде вивчено, чи можна застосовувати цей підхід до інших солідних пухлин, включаючи рак молочної залози, рак підшлункової залози та меланому.
Група також планує оптимізувати методи лікування за допомогою таких підходів, як фракціонування дози та пряма ін'єкція пухлини. Дослідники також вивчать, чи E. americana працює краще в поєднанні з наявною хімієтерапією або імунотерапією.
Отримані результати також наголошують на потенційній цінності вивчення біорізноманіття як джерела майбутніх методів лікування, відкриваючи можливості для нових терапевтичних варіантів для пацієнтів з важковиліковними онкологічними захворюваннями.
