Od lat wiadomo, że w guzach nowotworowych mogą rozwijać się niektóre gatunki bakterii. - Spekulowano, że jest to spowodowane zakwaszonym (niskie pH), nekrotycznym i pozbawionym odporności środowiskiem rdzenia guza, które ułatwia wzrost bakterii, jednocześnie zapobiegając ich usuwaniu przez komórki odpornościowe – powiedział dr Nicholas Arpaia, adiunkt mikrobiologii i immunologii w Columbia’s Vagelos College of Physicians and Surgeons i główny autor publikacji.
W ramach stałej współpracy z dr Tal Danino, profesorem nadzwyczajnym inżynierii biomedycznej w Columbia Engineering, dr Arpaia buduje wokół tego zjawiska strategię przeciwnowotworową.
Wcześniejsze próby wykorzystania bakterii polegały na dodawaniu do drobnoustrojów genów kodujących białka, które blokują wzrost komórek nowotworowych lub które oznaczają guz do zniszczenia przez komórki odpornościowe.
Naukowcy z Columbia University stworzyli coś w rodzaju „bakteryjnego zespołu samobójców”, który migruje do guzów, zwabiając komórki odpornościowe gospodarza do nowotworu, aby go zniszczyć.
- Mój doktorant, Thomas Savage, wpadł na pomysł potencjalnego wykorzystania tej platformy do dostarczania chemokin - wskazał dr Arpaia. Immunolodzy odkryli, że różne chemokiny, czyli białka sygnalizacyjne układu odpornościowego, przyciągają różne typy komórek odpornościowych i stymulują je do określonej reakcji. W nowej pracy zespół uwzględnił zmutowaną wersję ludzkiego genu dla chemokiny, który przyciąga „zabójcze” limfocyty T.
Probiotyczny szczep bakterii E. coli został tak zmodyfikowany, że gdy wewnątrz guza zgromadzi się odpowiednio wiele komórek bakteryjnych, dochodzi do rozpadu (lizy) większości bakterii i uwalnia się zawartość ich komórek. Takie zdarzenie jest wyraźnym sygnałem dla układu odpornościowego.
Aby jeszcze bardziej zwiększyć skuteczność terapeutyczną, naukowcy dodali drugi szczep bakterii wytwarzający inną chemokinę, tym razem w celu przyciągnięcia komórek dendrytycznych. - Dzięki połączeniu z chemokinami, które napędzają infiltrację i aktywację komórek dendrytycznych, a więc ważnego typu komórek wrodzonej odporności, zwiększa się wykrywanie antygenów nowotworowych – powiedział dr Arpaia. Aktywowane komórki dendrytyczne pochłaniają komórki nowotworowe, a następnie prezentują swoje antygeny limfocytom T, które mogą lepiej rozpoznawać komórki nowotworowe i bardziej niezawodnie na nie reagować.
W mysich modelach raka zmodyfikowane bakterie pobudzają silną odpowiedź immunologiczną przeciwko guzom, do których wstrzyknięto bezpośrednio bakterie, jak również bardziej odległym nowotworom. Skuteczne jest również dożylne dostarczanie bakterii. - Widzimy, że bakterie kolonizują tylko środowisko guza i osiągają wystarczający poziom, aby wywołać lizę w obrębie guza, dlatego nie możemy wykryć bakterii w innych zdrowych narządach – mówi dr Arpaia.
Autorzy nadal pracują nad optymalizacją „przeciwnowotworowych” bakterii, a jednocześnie kładą podwaliny pod badania kliniczne.
