Аденомы кишечника выявили при помощи бактерий

Ранние исследования показали, что бактерии предпочтительно заселяют опухоли, хотя причина не до конца понятна. Вероятно, роль играют некроз, гипоксия и снижение иммунитета в микроокружении опухоли. Бактерии также можно модифицировать, чтобы, попав в опухоль, они вырабатывали различные вещества, однако исследователи обычно имеют дело с подкожными новообразованиями. В новой работе ученые из Австралии и США генетически модифицировали бактерии, чтобы те доставляли молекулы для диагностики и терапии в колоректальные аденомы, при этом бактерии принимали орально.

Исследование проводили на хорошо известной мышиной модели семейного аденоматозного полипоза. У этих животных спонтанно образуются аденомы в кишечнике из-за мутации в гене APC. Иммунная система и микробиом экспериментальных мышей не отличались от животных дикого типа. Бактерии E. coli Nissle 1917 (EcN) модифицировали так, чтобы они экспрессировали кассету luxCDABE (EcN-lux). Бактерии задерживались в кишечнике животных с аденомами, но не у животных дикого типа (до семи недель после орального введения). EcN-lux предпочтительно локализовались в новообразованиях, что подтвердили также с помощью штамма, вырабатывающего меченный гемагглютинином белок.

Опыты проводили также на штаммах с делецией гена clbA, так как у ученых есть опасения, что вырабатывающие колибактин штаммы являются канцерогенными. Эти штаммы локализовались в аденомах.

Две ортотопические мышиные модели колоректального рака представляли подтипы MSS и MSI (без и с повышенной микросателлитной нестабильностью). Модели MSS давали антибиотики, чтобы нарушить нормальную микробиоту. Через пять дней после оральной доставки EcN-lux бактерию находили в опухолях. У модели MSI микробиота не была нарушена, но эффект от введения EcN-lux был таким же.

Исследователи провели небольшое клиническое испытание, чтобы проверить, будет ли EcN заселять человеческие опухоли. Пациентам с колоректальным раком (n=8) давали коммерчески доступный генетически не модифицированный штамм EcN (Mutaflor) или плацебо в течение двух недель до резекции опухолей. Авторам не удалось привлечь к испытанию больше людей из-за пандемии и опасений по поводу вырабатывающих колибактин бактерий. Но все равно получилось определить, что бактерии предпочтительно заселяют опухоли.

Авторы предположили, что с помощью бактерий можно определять наличие аденом. Они показали, что EcN-lux дольше определяется в стуле мышей с аденомами и колоректальным раком. Однако этого недостаточно для диагностики новообразований. Исследователи получили бактерии, которые вырабатывают салицилат (EcN^ATT-EntC-ColE1). В моче и фекалиях мышей с аденомами было намного больше этого соединения через 48 часов после введения бактерии.

Полученную систему для скрининга можно адаптировать также для терапии. Авторы предположили, что в этом случае бактерия будет работать как адъювант и как метод доставки иммунотерапевтического препарата. Их штамм локально выпускал цитокин GM-CSF и нанотела против PD-L1 и CTLA-4. Ранее его эффективность уже демонстрировали при доставке непосредственно в подкожные опухоли.

Терапевтический штамм давали мышам орально дважды каждые 3–4 дня, а спустя месяц обследовали опухоли. Число и площадь аденом уменьшались примерно на 47%. Эффект не зависел от места образования опухолей. Он был связан с инфильтрацией CD3+ и CD8+ клеток и выработкой гранзима B в опухолях.

Таким образом, способность бактерий заселять аденомы и раковые опухоли продемонстрировали на двух мышиных моделях и на людях с колоректальным раком. Генетически модифицированные бактерии могут помочь выявить и уничтожить аденомы кишечника при оральном введении. Нужны дополнительные эксперименты, чтобы выявить механизм работы терапевтического штамма. Хотя он продемонстрировал ограниченную эффективность, есть возможность увеличить нагрузку и проверить работу другой терапевтической комбинации.

Пробиотические бактерии заселяют опухоль и провоцируют ее уничтожение