Генно-модифицированные пробиотики помогут бороться с опухолями

Вакцинация in situ — многообещающая стратегия, которая позволяет преобразовать иммуносупрессивное микроокружение опухоли в иммуностимулирующее с наименьшей системной токсичностью. Обычно в опухоль вводят цитокины или антитела, однако малые молекулы быстро метаболизируются. Так, эффект от введения Flt3L и агонистов OX40 опробовали в клинических испытаниях с ограниченным успехом, вероятно, из-за их быстрой деградации. Ученые обратились к разработке носителей, которые выступали бы в роли иммунных адъювантов, таких как полимерные микросферы, пластыри с микроиглами и гидрогели. Однако авторы новой работы, ученые из Китая, считают, что природным вектором могут быть пробиотики.

Авторы выбрали бактерию Lactococcus lactis, которая, как факультативный анаэроб, может таргетировать и заселять микроокружение опухоли, для которого характерна гипоксия. Ранее уже были показаны иммуномодулирующие свойства бактерии на дендритные клетки, естественные киллеры и макрофаги. Ученые изменили свойства бактерии (FOLactis) так, чтобы она секретировала Flt3L и лиганд OX40 (OX40L). Введение такой бактерии в опухоль убивает раковые клетки с помощью прямого лизиса и стимуляции иммунного ответа.

Сначала исследователи получили из Flt3L и OX40L слитый белок (FO). Его экспрессировали в E. coli и L. lactis, длину получившегося продукта подтвердили с помощью вестерн блота. Также авторы показали, что линкер между Flt3L и OX40L могут разрезать металлопротеиназы, которые в большом количестве присутствуют в опухолях.

Когда бактерия попадает в тело, иммунная система лизирует ее, поглощает путем фагоцитоза или активирует клеточный иммунитет. Авторы ожидали, что после смерти FOLactis слитый белок выйдет наружу. Опыты показали, что FOLactis выпускает белок медленно и постоянно, быстрее — в присутствии дендритных клеток и спленоцитов.

Далее авторы показали, что FO и FOLactis активируют дендритные клетки и T-клетки in vitro. При активации повышалась доля зрелых дендритных клеток. FOLactis также активировали T-клетки: повышалась экспрессия маркеров активации CD69 и CD25. Препарат может убивать раковые клетки прямым лизисом.

Исследователи определили оптимальную концентрацию FOLactis. Для этого они вводили ее мышам с подкожными опухолями. При введении 10⁹ и 10¹⁰ CFU рост опухоли снижался, а выживаемость мышей повышалась. Однако доза 10¹⁰ CFU также приводила к снижению веса мышей, так что авторы выбрали дозу 10⁹ CFU.

Авторы изучили распределение бактерий в опухоли. Оказалось, что они в основном находятся в ядре опухоли. FOLactis практически не обнаруживались в сердце, печени, селезенке, легких и почках.

Получив мышей с двумя опухолями, ученые вводили терапевтический препарат только в одну, чтобы посмотреть, повлияет ли лечение на вторую. Действительно, вторая опухоль уменьшилась, и мыши жили дольше. Эффект был связан не с перемещением бактерий, а с активацией иммунитета. При этом полученная иммунная память была достаточно долговременной.

Авторы секвенировали РНК опухоли после введения препарата. Они выявили 1745 дифференциально экспрессируемых генов. Многие гены, экспрессия которых выросла (IL-6, IFN-γ, TLR2, CXCL10, NOD2), были ассоциированы с активацией T-клеток и естественных киллеров. Специфическая деплеция иммунных клеток показала, что CD8+ T-клетки и естественные киллеры необходимы для снижения размеров опухолей.

Несмотря на уменьшение опухолей и активацию иммунной системы после терапии FOLactis, были опухоли, которые продолжали медленно расти, также случаи рецидива через 30 дней. То есть некоторые опухоли избегают иммунного ответа. Мыши получили помимо FOLactis еще и моноклональные антитела к PD1. Комбинация еще сильнее подавляла рост опухолей, как тех, в которые вводили FOLactis, так и других. Выживаемость мышей также значительно выросла.

Предыдущие опыты проводили на опухолях, относительно восприимчивых к иммунотерапии. Опыты повторили на «холодных» опухолях меланомы и рака молочной железы и показали значительный эффект.

Также авторы продемонстрировали безопасность терапии на мышах. Так, не было выявлено патологий органов, изменений показателей биохимии крови, а также повышения концентраций IFNg, IL-2, IL-13, IL-4, IL-10, IL-5, IL-6 и TNF-α в плазме.

Комбинация вирусной и иммунотерапии вызывает гибель раковых клеток по необычному пути