Кишечные бактерии лягушек способны уничтожать раковые опухоли
Ученые из Японского института передовых наук и технологий обнаружили необычное противораковое свойство бактерии Ewingella americana, выделенной из кишечника японской древесной лягушки Dryophytes japonicus. Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Gut Microbes и открывают принципиально новый подход к бактериальной терапии онкологических заболеваний.
В последние годы связь между кишечной микробиотой и развитием рака активно изучается, однако большинство исследований сосредоточено на косвенном воздействии, например на изменении состава микробиома или трансплантации фекальной микрофлоры. В данном случае был применен иной подход, основанный на выделении отдельных бактериальных штаммов, их культивировании и последующем прямом введении в организм для целенаправленного воздействия на опухоль
.
В ходе исследования ученые выделили сорок пять штаммов бактерий из кишечника японских древесных лягушек, японских огненнобрюхих тритонов Cynops pyrrhogaster и японских травяных ящериц Takydromus tachydromoides. После систематического отбора девять штаммов продемонстрировали выраженную противоопухолевую активность, при этом Ewingella americana показала наиболее впечатляющий терапевтический эффект. В экспериментальной модели колоректального рака у мышей однократное внутривенное введение этой бактерии приводило к полному исчезновению опухоли, что значительно превосходило результаты стандартных методов лечения, включая иммунотерапию с использованием антител к PD-L1 и химиотерапию липосомальным доксорубицином.
Противораковое действие Ewingella americana основано на сочетании двух взаимодополняющих механизмов. С одной стороны, бактерия обладает прямым цитотоксическим эффектом. Будучи факультативно анаэробной, она избирательно накапливается в гипоксической среде опухоли и непосредственно разрушает раковые клетки, быстро увеличивая свою численность внутри опухолевой ткани. С другой стороны, присутствие бактерий активно стимулирует иммунную систему. В зоне опухоли усиливается приток Т- и В-лимфоцитов, а также нейтрофилов, которые начинают вырабатывать провоспалительные цитокины, такие как фактор некроза опухоли альфа и интерферон гамма. Эти сигнальные молекулы усиливают противоопухолевый иммунный ответ и запускают апоптоз злокачественных клеток.
Особый интерес представляет способность Ewingella americana избирательно накапливаться именно в опухолевых тканях, практически не затрагивая здоровые органы. Такая специфичность объясняется сразу несколькими факторами. Гипоксическая микросреда опухоли благоприятствует размножению анаэробных бактерий. Иммуносупрессивные механизмы, связанные с экспрессией белка CD47 раковыми клетками, создают локальную нишу для выживания микроорганизмов. Кроме того, аномальная, повышенно проницаемая сосудистая сеть опухоли облегчает проникновение бактерий, а характерные для опухолевой ткани метаболические изменения дополнительно поддерживают их рост.
Комплексная оценка безопасности показала, что Ewingella americana быстро выводится из кровотока и не образует устойчивых колоний в жизненно важных органах, таких как печень, селезенка, легкие, почки и сердце. Наблюдались лишь кратковременные слабые воспалительные реакции, которые самостоятельно исчезали в течение нескольких суток. В течение длительного периода наблюдения признаков хронической токсичности выявлено не было.
Таким образом, исследование подтвердило перспективность нового направления в лечении рака, основанного на использовании природных бактерий с высокой опухолевой избирательностью. В дальнейшем ученые планируют проверить эффективность этого подхода при других типах злокачественных опухолей, включая рак молочной железы, поджелудочной железы и меланому, оптимизировать способы введения бактерий, а также изучить возможности комбинирования бактериальной терапии с существующими методами иммуно- и химиотерапии.
