Генетически модифицированные бактерии найдут и уничтожат опухоли

Есть несколько способов, которыми опухоли могут выжить, уклоняясь от иммунных реакций организма. Один из них — предотвратить участие иммунных клеток в хемотаксисе — процессе, посредством которого иммунные клетки обнаруживают опухоль и мигрируют к ней, чтобы начать атаку. Хемотаксис управляется цитокинами, крошечными белками, которые передают сигналы другим иммунным клеткам. Хемокины представляют собой подмножество цитокинов, вызывающих миграцию иммунных клеток.

Хемокин CXCL16 рекрутирует Т-клетки - лейкоциты, которые помогают бороться с инфекциями и раком, - для проникновения в клетки. Было показано, что CXCL16 и его рецептор CXCR6 улучшают показатели выживаемости у пациентов с раком толстой кишки и легких. А недавние исследования показывают, что CXCL16 и CXCR6 вместе создают противоопухолевый иммунитет. Однако никто не открыл способ доставки CXCL16 в клеточную среду опухоли.

Ученым уже давно известно, что некоторые виды бактерий могут выживать внутри опухолей. Новое исследование, проведенное учеными из Колумбийского университета, использовало эти знания, объединив их с генной инженерией, чтобы создать способ нацеливания и уничтожения опухолей путем привлечения собственных иммунных клеток организма.

«Благодаря десятилетиям исследований, которые позволили нам понять, как развивается иммунный ответ, мы разрабатываем терапевтические средства, специально предназначенные для каждого из этих отдельных этапов», — сказал Николас Арпаис, старший автор исследования.

Решающее значение для исследования имело введение сконструированного пробиотического штамма Escherichia coli (E. coli) - бактерии, распространенной в кишечнике человека. E. coli была спроектирована таким образом, чтобы содержать схему синхронизированного лизиса - способ использования врожденной способности некоторых бактерий вторгаться в очаги заболевания в организме.

Когда бактерии попадают в опухоль, схема срабатывает, заставляя их распадаться или лизироваться. Лизис обеспечивает повторную локальную доставку хемокинов, которые рекрутируют Т-клетки и усиливают противоопухолевый иммунитет.

В 2019 году те же исследователи создали штамм непатогенных бактерий, которые действуют как троянский конь, проникая в опухоли мышей и атакуя их изнутри. Они обнаружили, что сконструированные бактерии очищают опухоли и снижают частоту метастазирования опухолей.

В текущем исследовании, в дополнение к использованию сконструированной бактерии, исследователи объединили экспрессию CXCL16 с другим хемокином, CCL20. CCL20 привлекает лимфоциты (тип лейкоцитов) и дендритные клетки, ответственные за инициацию адаптивного иммунного ответа путем представления антигенов другим иммунным клеткам.

Исследователи обнаружили, что сочетание двух хемокинов усиливает их терапевтический эффект, усиливая иммунный ответ на опухоль способом, который ранее был недоступен.

«Благодаря сочетанию хемокинов, которые управляют инфильтрацией и активацией дендритных клеток, критически важного типа клеток врожденного иммунитета, увеличивается обнаружение опухолевых антигенов», — сказал Арпайя.

Их эксперименты на мышах показали, что сконструированные бактерии вызывают сильный иммунный ответ против опухолей, в которые были непосредственно введены бактерии, а также на опухоли, в которые инъекции не вводились. Важно отметить, что бактерии не поражали здоровые ткани.

«Мы видим, что бактерии будут колонизировать только среду опухоли, и они достигают достаточного уровня кворума только для того, чтобы вызвать лизис внутри опухоли, поэтому мы не обнаруживаем бактерии в других здоровых органах», — сказал Арпайя.

Исследователи продолжают совершенствовать свою технику с целью использования ее в клинических испытаниях на людях.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.