Baktéria z čreva žaby po jedinej dávke odstránila nádory u myší. V experimente prekonala chemoterapiu aj imunoterapiu
Vedci objavili baktériu Ewingella americana, ktorá po jedinej dávke odstránila nádory u všetkých testovaných myší.
Vedci našli v čreve japonskej rosničky baktériu, ktorá po jedinej injekcii odstránila nádory u všetkých piatich myší. Skúška však prebehla len na podkožnom modeli rakoviny, nie na pacientoch ani na nádore rastúcom priamo v hrubom čreve.
Výskumný tím pod vedením profesora Eijira Miyaku z Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) preskúmal črevnú mikrobiotu troch druhov obojživelníkov a plazov: japonskej rosničky (Dryophytes japonicus), japonského mloka ohňobruchého (Cynops pyrrhogaster) a japonského trávového jaštera (Takydromus tachydromoides).
Z ich čriev izolovali 45 bakteriálnych kmeňov a deväť z nich vybrali na ďalšie testovanie. Po jedinej intravenóznej dávke dosiahlo osem kmeňov významný protinádorový účinok. Najlepšie dopadla Ewingella americana, ktorú vedci našli v čreve rosničky.
V porovnávacom experimente dostala skupina piatich myší jednu dávku obsahujúcu jednu miliardu životaschopných baktérií. Nádory úplne zmizli u všetkých piatich zvierat. Vedci tak zaznamenali stopercentnú mieru úplnej odpovede na liečbu, v odbornom jazyku označovanú ako complete response.
Výsledok bol lepší než v skupinách liečených štyrmi dávkami anti-PD-L1 protilátky alebo lipozomálneho doxorubicínu. Neznamená to však, že baktéria prekonala všetky dnešné druhy chemoterapie a imunoterapie. Autori ju porovnali iba s dvoma konkrétnymi liečbami v jednom myšacom experimente. Bežné režimy používané pri kolorektálnom karcinóme, napríklad 5-FU alebo FOLFOX, chcú zaradiť až do ďalších testov.
Neprehliadni
V nádore sa baktérie rozmnožili približne 3 000-násobne
E. americana patrí medzi fakultatívne anaeróbne baktérie. Dokáže teda rásť v prostredí s kyslíkom aj bez neho. Táto vlastnosť jej pomáha prežiť v častiach nádoru, kam sa krv a kyslík dostávajú len slabo.
Po podaní do krvného obehu sa baktérie začali hromadiť v kyslíkovo chudobnom nádorovom tkanive. Za prvých 24 hodín sa ich počet v nádore zvýšil približne 3 000-násobne. Následne priamo poškodzovali rakovinové bunky.
Popri tom spustili aj silnú imunitnú reakciu. Molekuly na ich povrchu fungujú pre obranný systém ako poplašný signál. Ide o takzvané PAMPs, teda štruktúry typické pre mikróby, ktoré receptory TLR a NLR na imunitných bunkách rozpoznajú ako hrozbu.
Do nádoru potom vo väčšom množstve prenikali T-lymfocyty, B-lymfocyty a najmä neutrofily. V nádorovom tkanive zároveň stúpli hladiny prozápalových molekúl TNF-α a IFN-γ, ktoré zosilnili imunitnú reakciu a podporili odumieranie rakovinových buniek.
Anti-PD-L1 imunoterapia pracuje inak. Odstraňuje jednu z bŕzd, ktorými nádor blokuje už prítomné T-lymfocyty. E. americana však zapojila aj vrodenú imunitu a vyvolala širšiu zápalovú reakciu vrátane výrazného prílevu neutrofilov. Autori preto uvažujú, že by sa oba prístupy mohli v budúcnosti dopĺňať.
Prečo sa baktérie hromadili v nádore, no nie v zdravých orgánoch
Vedci baktérie nezachytili v pečeni, slezine, pľúcach, obličkách ani srdci. Kultivačné testy a rozbory tkanív ich odhalili prakticky iba v nádore. Samotný nedostatok kyslíka však takéto presné zacielenie nevysvetľuje.
Podľa autorov rozhoduje kombinácia viacerých vlastností nádorového tkaniva. Rakovinové bunky často vytvárajú veľké množstvo proteínu CD47, ktorým imunitnému systému vysielajú signál „nepožieraj ma“. V okolí nádoru tak vzniká oslabený imunitný dohľad a baktérie tam môžu prežiť dlhšie než v zdravých orgánoch.
Nádorové cievy sú navyše abnormálne priepustné, takže baktérie z nich ľahšie preniknú do okolitého tkaniva. Pomáhajú im aj odumreté časti nádoru, narušená medzibunková hmota a odlišné metabolické látky, ktoré rakovinové bunky produkujú. V zdravých orgánoch ich naopak imunitný systém rýchlo odstránil.
Polčas baktérií v krvi dosahoval približne 1,2 hodiny a po 24 hodinách ich použitá metóda v krvnom obehu už nezachytila. Mierna zápalová reakcia sa upravila do 72 hodín. Počas 60 dní sledovania vedci u myší nepozorovali poškodenie hlavných orgánov ani známky dlhodobej toxicity.
Účinná dávka bola zároveň na hranici tolerancie
Pri dávkovaní sa však ukázal problém. Dávka 1 × 109 CFU síce nádory odstránila, no zároveň išlo o najvyššie množstvo baktérií, ktoré myši ešte tolerovali. Rezerva medzi účinnou a nebezpečnou dávkou tak môže byť veľmi malá.
Prírodný pôvod baktérie navyše automaticky neznamená, že bude bezpečná aj pre človeka. Intravenózne podanie veľkého množstva živých baktérií môže vyvolať systémovú infekciu alebo neprimerane silnú imunitnú reakciu. Ľudský organizmus sa pritom môže správať úplne inak než telo laboratórnej myši.
Autori preto uvažujú o rozdelení jednej veľkej dávky na viac menších alebo o priamom podaní baktérií do nádoru. Pri prípadných klinických skúškach by museli lekári pacientov dôkladne sledovať a mať pripravené antibiotiká pre prípad, že by sa baktérie začali nekontrolovane množiť.
Stopercentný výsledok prišiel v zjednodušenom modeli rakoviny
Štúdia pracovala so špecifickým experimentálnym modelom. Vedci použili bunky myšieho karcinómu Colon-26, ktoré implantovali pod kožu zvierat s funkčným imunitným systémom. Nešlo teda o nádor vyrastajúci priamo v hrubom čreve.
Takýto model má jednu výhodu. Ukázal, že baktérie dokázali nádor nájsť cez krvný obeh, hoci sa nenachádzal v blízkosti čreva. To môže byť dôležité pri budúcom výskume metastáz v pečeni, pľúcach alebo pobrušnici.
Podkožný nádor však nedokáže úplne napodobniť prostredie skutočného kolorektálneho karcinómu. Autori preto chcú výsledok overiť aj na ortotopických modeloch, pri ktorých nádor rastie priamo v orgáne, z ktorého pochádza.
Ďalšie testy sa majú zamerať na rakovinu prsníka, pankreasu, melanóm a ďalšie solídne nádory. Tieto diagnózy štúdia zatiaľ neskúmala. Pozoruhodné môžu byť najmä takzvané imunologicky chladné nádory, do ktorých preniká málo T-lymfocytov a ktoré často slabo reagujú na checkpoint inhibítory. Zatiaľ však ide iba o predpoklad vychádzajúci z pozorovaného mechanizmu.
Štúdia vyšla v časopise Gut Microbes. Ukázala, že črevná mikrobiota obojživelníkov a plazov môže ukrývať baktérie s nečakane silným protinádorovým účinkom. Rozhodujúce však bude, či sa rovnaký výsledok zopakuje aj pri nádoroch rastúcich v pôvodných orgánoch a či sa podarí živé baktérie podať človeku bez rizika vážnej infekcie.
