Baktéria z čreva žaby likviduje nádory u myší jedinou dávkou

Objav vedcov z Japonska: baktéria izolovaná z čriev japonských stromových žiab preukázala pozoruhodnú schopnosť ničiť nádory. Intravenózne podanie baktérie prekonalo súčasné štandardné terapie, čo otvára dvere pre úplne nový prístup k liečbe rakoviny.

Výskumníci z Japonského pokročilého inštitútu vedy a techniky (JAIST) sa dlhodobo zaujímali o mikroorganizmy v črevách obojživelníkov a plazov. Dôvodom je fakt, že spontánne nádory sú u týchto zvierat veľmi zriedkavé a ak sa vyskytnú, zvyčajne súvisia s kontamináciou alebo laboratórnymi podmienkami – teda priamymi vonkajšími faktormi. Navyše, tieto zvieratá majú dlhú životnosť vzhľadom na ich veľkosť, prirodzene znášajú extrémnu bunkovú záťaž (metamorfóza, regenerácia) a žijú v prostrediach bohatých na patogény, čo by za normálnych okolností zvyšovalo riziko rakoviny.

Vedci predpokladali, že časť ich zjavnej ochrany pred rakovinou môže pochádzať z mikroorganizmov. Izolovali 45 bakteriálnych kmeňov zo stromových žiab, mlokov ohnivobruchých (Cynops pyrrhogaster) a jašteríc (Takydromus tachydromoides). Intenzívnym skríningom zúžili zoznam na deväť mikroorganizmov s protinádorovými účinkami, pričom Ewingella americana zo stromových žiab vykazovala najsilnejšiu reakciu.

„Ewingella americana preukázala pozoruhodne silnú cytotoxickú aktivitu s selektívnou schopnosťou zacielenia na nádor, charakteristickou pre fakultatívne anaeróbne baktérie,“ uviedli vedci. „Mechanistické výskumy odhalili, že E. americana funguje prostredníctvom duálneho mechanizmu: priameho zabíjania nádorových buniek a silnej aktivácie imunity hostiteľa, čo vedie k zvýšenému útoku na nádor sprostredkovanému T bunkami, neutrofilmi a B bunkami. Liečba s E. americana významne prekonala štandardné terapie, vrátane protilátky anti-PD-L1 a doxorubicínu, v štúdiách regresie nádorov.“

Komentár redakcie: Tento objav prináša nádej na revolúciu v liečbe rakoviny. Hoci je výskum v počiatočnej fáze a prebiehal na myšiach, výsledky sú mimoriadne sľubné. Schopnosť baktérie cielene ničiť nádorové bunky a zároveň aktivovať imunitný systém hostiteľa otvára dvere novým terapeutickým prístupom.

Myšiam s kolorektálnym karcinómom podali jednorazovú intravenóznu dávku E. americana. Nádory u všetkých liečených zvierat úplne vymizli. Reakcia bola nielen rýchla, ale zdalo sa, že poskytuje aj trvalú ochranu. Keď boli myši neskôr opakovane vystavené rakovinovým bunkám, u žiadnej sa nevyvinuli nové nádory, čo naznačuje, že liečba spustila dlhodobú imunitnú pamäť.

Vedci zistili, prečo bola táto baktéria tak úspešná pri úplnom odstraňovaní nádorov. E. americana má dvojaký mechanizmus na ničenie rakovinových buniek. Po prvé, má prirodzenú afinitu k prostrediu s nízkym obsahom kyslíka vnútri solídnych nádorov, takže v priebehu 24 hodín zvýšila svoj počet približne 3000-násobne. Nešírila sa však do iných zdravých orgánov alebo tkanív. Následne je schopná priamo zabíjať rast vďaka toxínom, ktoré vylučuje vo vnútri nádoru.

Zároveň bakteriálna invázia spustila prirodzenú imunitnú odpoveď a nádory boli čoskoro zaplavené imunitnými bunkami – najmä neutrofilmi a T a B bunkami – spolu so zvýšením zápalových signálnych molekúl. Kombinovaný účinok bol rozsiahly zánik nádorových buniek riadený priamym bakteriálnym účinkom a imunitným systémom hostiteľa.

„Tieto zistenia naznačujú, že črevné mikrobiómy nižších stavovcov ukrývajú množstvo necharakterizovaných bakteriálnych druhov s výnimočným terapeutickým potenciálom,“ uviedol tím. „Naša štúdia vytvára základ pre vývoj prirodzene sa vyskytujúcich, nepatogénnych bakteriálnych terapeutík a zdôrazňuje kritický význam mikrobiálnej biodiverzity pri rozvoji stratégií liečby rakoviny.“

Zdá sa, že tento mechanizmus je vysoko špecifický pre nádory, pričom E. americana sa drží len v nádorovom prostredí. Výskumníci sa domnievajú, že táto selektivita vyplýva z kombinácie faktorov jedinečných pre nádory – nedostatku kyslíka (hypoxia), netesných krvných ciev, zmeneného metabolizmu a lokálne potlačených imunitných obranných mechanizmov, ktoré umožňujú bakteriálnej kolónii prosperovať tam, kde je zároveň najničivejšia.

Rozsiahle testovanie ukázalo, že E. americana sa rýchlo odstránila z krvného obehu a stala sa nezistiteľnou do 24 hodín. Spôsobila len krátkodobé zápalové účinky, ktoré odzneli do 72 hodín. Počas dvoch mesiacov pozorovania liečené myši nevykazovali žiadne známky poškodenia orgánov alebo chronickej toxicity. Dôležité je, že baktéria bola citlivá na antibiotiká, čo poskytuje možnosti intervencie, ak by sa po liečbe vyskytli problémy.

„Komplexné hodnotenia bezpečnosti v myších modeloch preukázali, že kmeň E. americana odvodený z čreva vykazuje minimálnu patogenitu a nevykazuje žiadne významné nepriaznivé účinky pri terapeuticky účinných dávkach, čo je priaznivé v porovnaní s geneticky modifikovanými bakteriálnymi terapeutikami,“ dodali vedci.

Samozrejme, tieto zistenia sú predbežné a experimentálne – a u myší. Zatiaľ čo ľudské a myšie nádory zdieľajú mnohé z rovnakých molekulárnych markerov, vrátane mnohých spoločných génov, existujú rozdiely, vrátane našich prirodzených imunitných reakcií a nášho imunitného systému vo všeobecnosti. Je to však sľubná nová cesta pre novú terapiu rakoviny pomocou prírodných baktérií, ktorá má potenciál úplne zlikvidovať nádory natrvalo.

Výskumníci teraz budú skúmať jej účinnosť pri rakovine prsníka, rakovine pankreasu, melanóme a iných malignitách a dolaďovať metódy podávania a dávkovania. Zaujíma ich tiež, ako by to mohlo fungovať ako doplnková terapia spolu s existujúcou imunoterapiou a chemoterapiou.

„Úspešná identifikácia E. americana ako silného, prirodzene sa vyskytujúceho protirakovinového činidla predstavuje dôkaz konceptu pre bakteriálne terapeutiká odvodené z mikrobiómu a poskytuje základ pre vývoj novej triedy liečby rakoviny,“ uzavreli vedci. „Tieto objavy môžu v konečnom dôsledku viesť k transformačným pokrokom v presnej onkológii a ponúknuť novú nádej pre pacientov s rakovinou, ktorá nereaguje na liečbu.“