Nová studie představuje inovativní vakcínu proti rakovině, která využívá bakterie produkující antigeny a je schopna bojovat proti pevným nádorům i metastázím [1].
Bakterie jako nástroj proti rakovině
Vědci už před lety objevili, že některé bakterie dokáží kolonizovat nádory [2]. Některé druhy bakterií jsou přitahovány specifickým prostředím, které nádory vytvářejí, například kvůli odumírající tkáni, nedostatku kyslíku a dostupnosti živin. Druhy jako Clostridium, které preferují prostředí s minimem kyslíku, byly zkoumány v rámci léčby nádorů. Také kmeny bakterií Salmonella a E. coli vykazovaly podobné tendence [3].
Tento objev vedl k myšlence vytvoření mikrobiální vakcíny proti rakovině: využít bakterie, které cíleně napadají nádory, ke zvýšení imunitní reakce těla proti rakovině. Přestože tento úkol byl nesmírně obtížný, vědci z Kolumbijské univerzity ve své nové studii publikované v časopise Nature vytvořili pokročilý bakteriální vektor, který je účinný proti pevným nádorům, které jsou považovány za velmi náročné cíle.
Boj proti rakovině včetně metastáz
K tomu, aby se zdravá buňka změnila v rakovinnou, je potřeba několik mutací. Produkty těchto mutací, které mohou zahrnovat celé mutované proteiny nebo zkrácené proteinové řetězce, mohou vyvolat imunitní reakci, protože se z nich stávají antigeny.
Vědci identifikovali několik takových „neoantigenů“ v typu kolorektálního karcinomu a geneticky modifikovali bakterie E. coli tak, aby produkovaly tyto antigeny ve velkém množství. Myším byly následně aplikovány rakovinné buňky. Poté, co se u nich vyvinuly nádory, byla bakteriální vakcína injikována přímo do jejich nádorového prostředí.
Bakterie rychle kolonizovaly nádory, aniž by napadaly zdravou tkáň. Jak vědci očekávali, antigeny produkované bakteriemi vyvolaly silnou imunitní reakci. Jediná injekce zabránila růstu nádoru, přičemž u tří ze sedmi myší došlo k úplnému odstranění nádoru.
Vědci následně testování zkomplikovali: myši byly infikovány rakovinnými buňkami na obou stranách těla, což vedlo ke vzniku dvou nádorů. Pouze jeden nádor byl léčen bakteriální vakcínou, aby se zjistilo, zda může být vyvolána systémová imunitní reakce.
Jak vědci doufali, léčba skutečně vyvolala trvalou systémovou imunitní odpověď. Bakterie byly přítomné pouze v léčeném nádoru, ale také neléčený nádor byl napaden imunitním systémem.
Protože přímé injekce do nádorů mohou být složité, vědci také zkusili vakcínu podat intravenózně. Zjistili, že bakterie byly rychle odstraněny ze zdravé tkáně, ale úspěšně kolonizovaly nádor a přinesly podobné výsledky jako při přímém podání do nádoru.
Další těžkou zkouškou byly metastáze. Metastatické rakoviny (stupeň 4) jsou prakticky nevyléčitelné. V této studii byly vytvořeny plicní metastáze injekcí rakovinných buněk do krevního řečiště. Po vniku metastáz byla bakteriální vakcína také aplikována intravenózně. Úžasně, všechna léčená zvířata přežila více než 50 dní experimentu, zatímco ostatní myši zemřely mnohem dříve.
Léčba na míru
Podle autorů modifikované bakterie „rekrutují a aktivují dendritické buňky, stimulují jak neoantigen-specifickou, tak širokou adaptivní imunitu a snižují imunosupresi v nádorovém mikroprostředí.“ Vědci také předpokládají, že jejich systém by mohl mít synergický účinek, pokud by byl kombinován s jinými terapiemi.
Nová terapie by však musela být přizpůsobena nejen konkrétnímu typu rakoviny, ale i jednotlivým pacientům. „Délka léčby bude nejprve záviset na tom, jak dlouho trvá sekvenování nádoru,“ uvedl Tal Danino, vedoucí autor studie a docent biomedicínského inženýrství na Kolumbijské univerzitě. „Poté jen potřebujeme vyrobit bakteriální kmeny, což může být velmi rychlé. Bakterie mohou být jednodušší na výrobu než některé jiné vakcinační platformy.“
Personalizace má navíc i své výhody. Vakcína je založena na několika nádorově specifických antigenech, což znamená, že rakovina se jen těžko bude moci rychle mutovat a vakcínu tak obejít. „Protože naše platforma umožňuje dodávat tolik různých neoantigenů, je teoreticky pro nádorové buňky obtížné ztratit všechny tyto cíle najednou a vyhnout se tak imunitní reakci,“ dodal další vedoucí autor, Nicholas Arpaia, profesor mikrobiologie a imunologie na Kolumbijské univerzitě.
Literatura
[1] Redenti, A., Im, J., Redenti, B., et al. (2024). Probiotic neoantigen delivery vectors for precision cancer immunotherapy. Nature, 1-9. [2] Yu, Y. A., Zhang, Q., & Szalay, A. A. (2008). Establishment and characterization of conditions required for tumor colonization by intravenously delivered bacteria. Biotechnology and bioengineering, 100(3), 567-578. [3] Pawelek, J. M., Low, K. B., & Bermudes, D. (1997). Tumor-targeted Salmonella as a novel anticancer vector. Cancer research, 57(20), 4537-4544.