Немодифицированная морская бактерия привлекает иммунные клетки к опухоли

Несмотря на успехи в лечении рака, связанные с иммунотерапией, ее применение ограничено высокой стоимостью, побочными эффектами со стороны иммунной системы, низкой эффективностью в случае солидных опухолей и механизмами резистентности микроокружения опухоли. Привлекательная альтернатива традиционным методам лечения и даже современным подходам к иммунотерапии — бактериальная терапия. Некоторые бактерии селективно колонизируют и пролиферируют в микроокружении опухоли, то есть в условиях гипоксии и подавленного иммунитета. Их можно использовать как селективные векторы.

Генетически модифицированные бактерии показали многообещающие результаты в доклинических исследованиях, однако их внедрение в клинику затруднено, в том числе из соображений биологической безопасности, из-за возможности возвращения вирулентности, сложности производственных процессов и строгого нормативного надзора. Лучше применять немодифицированные бактерии с благоприятным профилем безопасности. Исследователи из Японии предложили использовать морскую бактерию Photobacterium angustum.

Авторы проверили противораковую эффективность нескольких морских бактерий, включая P. angustum, Photobacterium phosphoreum, Photobacterium aquimaris, Aliivibrio logei и Photobacterium indicum. Их легко культивировать в аэробных статичных условиях при комнатной температуре. Правда, в ходе культивирования была утрачена способность к люминесценции.

Для оценки противоопухолевых свойств in vivo исследователи использовали модель Colon-26 на основе мышей линии BALB/c. Когда опухоли достигли 200 мм³, бактерии вводили внутривенно. Только бактерия P. angustum способствовала уменьшению размера опухоли (вплоть до полного ответа) и значительно повышала выживаемость мышей (они были живы через 40 дней после введения бактерии). Другие бактерии оказались токсичными для животных — они погибали через два дня после их введения. Без вмешательства все мыши умирали через 16 дней. Получившие P. angustum мыши значительно не теряли в весе. Если таким мышам повторно вводили Colon-26, опухоли не образовывались. Новая бактерия работала лучше, чем ранее изученные штаммы Bifidobacterium longum и Clostridium novyi.

Далее авторы смоделировали спорадический колоректальный рак, вызванный воспалением, у мышей. Окрашивание на цитокератин 20 показало, что ткани мышей, которым вводили P. angustum, были схожи с тканями здоровых контролей, в отличие от мышей, получавших плацебо.

На модели лекарственно-устойчивого трижды негативного рака молочной железы было показано, что P. angustum был эффективнее, чем трастузумаб дерукстекан.

При введении P. indicum в качестве контрольной токсичной бактерии мыши погибали в течение шести часов. Бактерии P. angustum не экспрессировали столько факторов вирулентности, сколько P. indicum. Количество лейкоцитов снижалось после введения обоих штаммов, как и число тромбоцитов. В случае P. angustum эти показатели нормализовались спустя 72 часа. Экспрессия воспалительных и противовоспалительных цитокинов после введения P. angustum была ниже, чем после введения P. indicum.

Через 24 часа после введения P. angustum мышам с Colon-26 не было обнаружено бактериальных колоний в жизненно важных органах, за исключением печени, тогда как в опухолях были обнаружены многочисленные колонии. Это указывает на высокую селективность бактерий против колоректальных опухолей. Не было выявлено признаков токсичности при анализе крови и осмотре органов. Анализ колоний, проведенный через 48 и 72 часа, подтвердил полное отсутствие бактерий в жизненно важных органах, включая печень, селезенку, легкие, почки и сердце, без признаков колонизации в стерильных тканях.

При кокультивировании P. angustum с 3D-сфероидами, состоящими из клеток Colon-26, бактерии быстро уничтожали опухолевые клетки. Цитотоксичность возрастала по мере роста концентрации. Токсины и ферменты, вырабатываемые бактериями, могут напрямую разрушать раковые клетки и прекращать подачу питательных веществ к опухолям, атакуя кровеносные сосуды. Это подавляет рост опухоли и способствует активации иммунных клеток. У P. angustum были выявлены онколитические экзотоксины. Анализ транскриптома показал, что P. angustum экспрессирует гемолизины и токсины.

Через 12 часов после введения P. angustum в солидных опухолях активировались Т-клетки, В-клетки и нейтрофилы, а уровень воспалительных цитокинов TNF-α и IFN-γ увеличивался. То есть бактерии вызывают иммунные реакции и воспаление, которые влияют на эффективность терапии.

Авторы полагают, что P. angustum первоначально проникает в опухоль посредством пассивного захвата в хаотичной сосудистой сети опухоли, а бактериальные экзотоксины и иммунные клетки разрушают интратуморальные кровеносные сосуды.

Истощение нейтрофилов антителом к ​​Ly6G привело к ускорению элиминации опухоли даже после однократного введения бактерий в низкой дозе. То есть нейтрофилы могут ограничивать распространение бактерий внутри опухоли и тем самым препятствовать полному онколизу.

Бактерии, синтезирующие IFN-ɣ, повышают эффективность иммунотерапии рака