Онколитическим бактериям AUN не требуется инфильтрация иммунных клеток в опухоль

Иммунотерапия — важная составляющая лечения рака, наравне с хирургическим вмешательством, химиотерапией и радиотерапией. Однако ее применение в случае солидных опухолей сопряжено с определенными трудностями, такими как иммуносупрессивное микроокружение опухоли. К тому же у пациентов после химио- и радиотерапии иммунная система подавлена. Чтобы преодолеть эти препятствия, можно использовать генноинженерные штаммы бактерий, которые таргетируют и колонизируют опухолевые ткани, находящиеся в условиях гипоксии. Они также способны доставлять терапевтические агенты — цитотоксические и иммуномодулирующие вещества, цитокины, ферменты, малые интерферирующие РНК и нанотела. Пролифелируя в опухоли, бактерии делают ее более видимой для иммунной системы. Однако даже высокопатогенные бактерии не способны полностью элиминировать опухоль.

Исследователи из Японии ранее идентифицировали внутри опухоли бактериальный консорциум AUN, состоящий из Proteus mirabilis (A-gyo) и Rhodopseudomonas palustris (UN-gyo), и показали их связь с фотосинтезирующими бактериями. Этот консорциум продемонстрировал противораковый ответ в различных сингенных моделях мышей, включая модели колоректального рака, саркомы, метастатического рака легких и трижды негативного рака молочной железы. Однако механизм его действия оставался неясным.

Авторы проанализировали геномы бактерий из консорциума AUN и сравнили их с геномами коммерчески доступных штаммов P. mirabilis (ca-PM) и R. palustris (ca-RP). У A-gyo не оказалось факторов патогенности, таких как пили и адгезины. Вероятно, это позволяло штамму обитать в организме мыши. Напротив, UN-gyo и ca-RP были идентичны, так как UN-gyo впервые изолировали из опухоли после системного введения ca-RP.

Даже после повторного субкультивирования соотношение AUN оставалось постоянным — A-gyo:UN-gyo≈3:97. Возможно, у A-gyo симбиотическая связь с UN-gyo. Другие соотношения, созданные искусственно (15:85, 25:75, 50:50 или 97:3) убивали мышей через 48 часов. Бактериальный консорциум AUN демонстрировал совершенно иной паттерн экспрессии генов по сравнению с очищенным штаммом UN-gyo, хотя UN-gyo составляли большинство бактерий в AUN. А биогенная активность A-gyo была заметно подавлена присутствием UN-gyo в AUN. По сравнению с UN-gyo, AUN специфически увеличил экспрессию генов, связанных с поглощением внеклеточного железа для метаболизма сидерофоров и гема. Возможно, консорциум забирал железо, необходимое опухоли для роста и метастазирования.

Неожиданно, AUN обладал противоопухолевым действием и у мышей с подавленным иммунитетом. При введении одной высокой дозы после изначального значительного ответа опухоль возвращалась на 13-й день. Однако, если ввести сначала низкую, а через два дня — высокую дозу AUN, то можно добиться полного ответа и значительно продлить жизнь мыши. Животные теряли в весе, но снижение массы тела не достигало критических значений. Тот же эффект продемонстрировали на других мышиных моделях с подавленным иммунитетом.

После введения двух доз AUN в организм мыши из ее крови изолировали меньше бактериальных колоний, чем после одной высокой дозы. Число нейтрофилов значительно снижалось в селезенке через два дня после введения низкой дозы консорциума. Если снизить число нейтрофилов в теле мыши, то можно продлить время жизни мыши, которой ввели смертельную дозу AUN. Снижение числе нейтрофилов также способствовало уменьшению объема опухоли даже после введения низкой дозы консорциума.

И одиночная, и двойная дозы приводили к выбросу провоспалительных цитокинов, но при двойной дозе их было все же меньше. Авторы предположили, что причина гибели мышей при введении слишком высокой дозы AUN — именно в выбросе слишком большого количества цитокинов. Через два дня после введения низкой дозы уровни иммуноглобулинов не менялись, однако и одна, и две дозы AUN влияли на уровни лимфоцитов и тромбоцитов.

Бактерии AUN не приводили к инфильтрации иммунных клеток в опухоль, однако наблюдался тромбоз пронизывающих опухоль сосудов и некроз опухолевых тканей. Соотношение бактерий резко меняется в опухоли (A-gyo:UN-gyo ≈ 99:1), бактерии выбрасывают цитолитические экзотоксины и фибрин, истощают запасы железа в микроокружении и способствуют выработке цитокинов.

Пробиотические бактерии заселяют опухоль и провоцируют ее уничтожение