Бактерии против рака

Это может показаться удивительным, но еще 200 лет тому назад врачи заметили, что бактериальные инфекции при онкологических заболеваниях в некоторых случаях способствуют избавлению от рака. В 1890-х годах нью-йоркский хирург Уильям Коли сравнительно успешно лечил онкологических больных с помощью инъекций в опухоль или внутривенного введения различных видов патогенных бактерий. Но потом более современные виды терапии рака заставили забыть о методе Коли.

Ядовитые бактерии против раковых клеток

Сегодня же исследования на эту тему возобновились, ведь оказалось, что эффективность применения определённых бактерий против рака почти такая же, как у многих современных противораковых схем лечения. Исследователям из Университета Джона Хопкинса удалось добиться заметного успеха, использовав почвенных бактерий Clostridium novyi.

Клостридии – анаэробы, то есть предпочитают жить там, где кислорода нет или же очень мало. Именно это заставляет их в организме искать опухоль – ведь в раковой опухоли уровень кислорода очень низкий. (А низкий он из-за того, что опухоли приходится обходиться без кровеносных сосудов, хотя на каком-то этапе развития они всё-таки в неё прорастают.)

Модифицированная версия бактерии Clostridium novyi, как показала серия экспериментов, производит сильное и точно направленное воздействие на опухоли у крыс и собак, а теперь и у людей. Перед введением бактерии ослабляли, но не генетическими методами, а нагреванием, и благодаря тому, что бактерии были не мёртвые, а лишь ослабленные, они могли действовать на раковые клетки своими ферментами.

Эксперименты по применению модифицированной версии бактерии показали яркие и значимые результаты, однако у метода есть и предсказуемый побочный эффект вследствие ядовитости бактерии. У ряда испытуемых, — и среди людей, и среди животных, — наряду с уменьшением опухоли наблюдалась и негативное воздействие бактериальной инфекции, поэтому при всей своей перспективности новый метод требует еще серьезной доработки.

Бактерии, которые «заражают» рак

Специалисты Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна Университета Ешивы, Нью-Йорк, несколько лет назад открыли, что ослабленные бактерии Listeria monocytogenes могут избирательно инфицировать раковые клетки, не заражая нормальные клетки.

Идея состоит в том, чтобы использовать их как курьеров для доставки радиоизотопов, которые путем излучения радиоактивных частиц разрушают злокачественные клетки. Этот метод оказался особенно действенным против метастазов. В эксперименте исследователям удалось при помощи бактерий почти полностью избавить лабораторных мышей от метастазов исключительно агрессивного рака поджелудочной железы.

Рак поджелудочной железы относится к наиболее опасным видам ракам, он стоит на четвертом месте по смертности, доля пятилетнего выживания составляет всего 4%. Проблема в том, что этот рак редко выявляют на ранней стадии, когда он ограничен поджелудочной железой. В большинстве случаев рак диагностируют после того, как опухоль дала метастазы.

Listeria monocytogenes и другие листерии попадают в организм через желудочно-кишечный тракт, но обычно у человека бактерии погибают через три-пять дней благодаря деятельности иммунной системы. Так почему же бактерии выживают в раковых клетках? Оказывается, микроокружение опухоли подавляет иммунный ответ, и именно это позволяет бактериям выживать.

Бактерии-камикадзе против рака

Учёные Калифорнийского университета в Сан-Диего и Массачусетского технологического института вывели микроорганизмы, способные вырабатывать противораковые препараты. Попадая в организм, бактерии самоуничтожаются и выделяют лекарство в область опухоли. Новый метод в сочетании с химиотерапией продлил жизнь лабораторных мышей на 50%.

Для доставки антиопухолевых препаратов в ткани ученые использовали бактерии рода Salmonella, способные жить в анаэробных — бескислородных — условиях. При помощи генной инженерии бактерии «научили» производить три типа антиопухолевых препаратов: один обращал внимание иммунной системы на опухоль, второй разрушал стенки клеток, а третий запускал систему самоуничтожения опухолевой клетки. В ходе экспериментов учёные выяснили, что наиболее эффективно работает комбинация всех трёх белков.

В микроорганизмы каждой линии они встроили ген, отвечающий за выработку противоопухолевого белка, и ген, запускающий процесс самоуничтожения (лизис). Чтобы препараты подавляли рост опухоли, необходимо было контролировать размножение бактерий и поддерживать их популяцию на нужном уровне. Для этого учёные использовали естественную способность микроорганизмов координировать своё поведение — чувство кворума.

Бактерии новых штаммов выделяют сигнальную молекулу AHL (N-Acyl homoserine lactone, N-ацил-гомосеринлактон), которая перемещается между клетками и «включает» нужные гены, в том числе те, что регулируют синтез самой молекулы. Микроорганизмы начинают производить лекарство, и вырабатывают AHL, со временем AHL становится всё больше, и когда её концентрация превышает допустимый предел, бактерии самоуничтожаются и выделяют противоопухолевые вещества в организм. Выжившие клетки вновь начинают делиться, и процесс повторяется.

Перспектива использования бактерий для доставки препаратов заманчива, поскольку они могут заселять труднодоступные участки опухоли, куда «не достаёт» традиционная химиотерапия.

Роль кишечных бактерий в борьбе против рака

В роли особо активных помощников при лечении рака могут выступать бактерии, принадлежащие к обычной микрофлоре кишечника. Опыты на животных показали высокую действенность против рака так называемых CpG-олигонуклеотидов – синтетических фрагментов цепочки ДНК, которые легко встраиваются в азотистые основания нуклеиновых кислот и значительно повышают иммунную защиту здоровых клеток организма. С ростом иммунной защиты организм начинает эффективней подавлять злокачественную опухоль, что способствует выздоровлению.

Однако ученых, проводивших опыты, озадачил тот факт, что у совсем юных подопытных особей лечебные препараты, содержащие CpG-олигонуклеотиды, не вызвали положительного эффекта. Тогда как взрослые особи, пройдя такое же лечение, продемонстрировали высокую долю выздоровлений. Ответ на эту загадку был найден в кишечнике. Разница возрастных реакций на CpG-олигонуклеотидную терапию объясняется тем, что кишечник юных особей еще не заселён полноценной микрофлорой. У взрослых же, напротив, кишечные бактерии представлены в достатке.

К такому же результату пришла группа экспериментаторов, испытывавших новые цитостатики – препараты химиотерапии. Испытания на людях показали бездейственность новых цитостатиков у пациентов с зубными имплантантами. Выяснилось, что у них на фоне побочных действий химиотерапии развился мукозит – специфическое воспаление слизистых тканей вокруг имплантантов. А мукозит поражает микрофлору кишечника.

Следовательно, роль кишечных бактерий в иммунной защите организма достаточно велика и требует более детального изучения.