Leki z bakterii: terapie nowotworowe oparte na bakteriach w końcu przełamują bariery

Źródło: https://www.pexels.com/pl-pl/zdjecie/rece-szklanka-szklo-laboratorium-4031442/ ; autor: Edward Jenner, 19 marca 2020 roku

Wykorzystanie bakterii do walki z rakiem sięga lat 60. XIX wieku, kiedy William B. Coley, często nazywany ojcem immunoterapii, wstrzyknął bakterie paciorkowców młodemu pacjentowi z nieoperacyjnym rakiem kości. Ku powszechnemu zaskoczeniu, to niekonwencjonalne podejście doprowadziło do zmniejszenia guza, stanowiąc jeden
z pierwszych przykładów immunoterapii. W kolejnych dekadach, jako kierownik Bone Tumour Service w Memorial Hospital w Nowym Jorku, Coley wstrzyknął bakterie lub produkty bakteryjne ponad 1000 pacjentom z nowotworami. Produkty te stały się znane jako „toksyny Coleya”.

Pomimo tych wczesnych sukcesów, rozwój terapii nowotworowych opartych na bakteriach przebiegał powoli. Radioterapia i chemioterapia przyćmiły pracę Coleya, a jego podejście spotkało się ze sceptycyzmem środowiska medycznego. Współczesna immunologia jednak potwierdziła wiele teorii Coleya, wykazując, że niektóre nowotwory są rzeczywiście bardzo wrażliwe na wzmocniony układ odpornościowy – podejście, które możemy obecnie wykorzystać w leczeniu pacjentów.

Jak działają terapie nowotworowe oparte na bakteriach

Terapie te wykorzystują unikalną zdolność niektórych bakterii do namnażania się wewnątrz guzów. Niska zawartość tlenu, kwaśne środowisko i martwe tkanki wokół nowotworu – tzw. mikrośrodowisko guza (obszar, który mnie szczególnie interesuje)
– tworzą idealne warunki do rozwoju niektórych bakterii. Po wprowadzeniu do guza, bakterie mogą teoretycznie bezpośrednio zabijać komórki nowotworowe
lub aktywować układ odpornościowy do walki z rakiem. Kilka trudności jednak stanęło na przeszkodzie szerszemu zastosowaniu tej metody.

Największe znaczenie mają kwestie bezpieczeństwa, ponieważ wprowadzenie żywych bakterii do organizmu pacjenta może być niebezpieczne. Naukowcy musieli starannie osłabiać (attenuować) szczepy bakteryjne, aby zapewnić, że nie uszkodzą zdrowych tkanek. Dodatkowo kontrolowanie zachowania bakterii w obrębie guza
oraz zapobieganie ich rozprzestrzenianiu się na inne części ciała stanowiło wyzwanie.

Bakterie żyją w naszych ciałach jako część mikrobiomu, a leczenie, choroby oraz oczywiście nowo wprowadzone bakterie mogą zakłócać ten naturalny ekosystem. Inną znaczącą przeszkodą była nasza niepełna wiedza na temat interakcji bakterii z mikrośrodowiskiem guza i układem odpornościowym.

Wciąż pozostają pytania dotyczące tego, jak najlepiej zoptymalizować szczepy bakteryjne w celu maksymalnego działania przeciwnowotworowego przy jednoczesnym minimalizowaniu skutków ubocznych. Nie wiemy również, jaka powinna być optymalna dawka – niektóre podejścia zakładają podanie pojedynczej bakterii, inne całych kolonii lub różnych gatunków bakterii jednocześnie.

Ostatnie postępy

Pomimo tych wyzwań, postępy w dziedzinach takich jak biologia syntetyczna
i inżynieria genetyczna tchnęły nowe życie w tę dziedzinę badań. Naukowcy mogą teraz programować bakterie tak, by pełniły określone funkcje, np. produkowały
i dostarczały precyzyjnie dobrane substancje przeciwnowotworowe bezpośrednio
do guza. To ukierunkowane podejście mogłoby pokonać niektóre ograniczenia tradycyjnych terapii nowotworowych, w tym skutki uboczne oraz trudności w dotarciu do głęboko położonych tkanek nowotworowych.

Nowe badania sugerują, że terapie bakteryjne mogą być szczególnie obiecujące w przypadku niektórych rodzajów raka. Leczenie nowotworów litych, zwłaszcza tych o słabym ukrwieniu i opornych na konwencjonalne terapie, może najbardziej skorzystać na tym podejściu.

Rak jelita grubego, rak jajnika oraz przerzutowy rak piersi to jedne
z nowotworów o wysokiej śmiertelności, które naukowcy próbują zwalczać za pomocą tych innowacyjnych terapii. Jednym z najlepiej udokumentowanych przykładów jest to, że „leki z bakterii” mogą wspierać organizm w walce z nowotworem poprzez interakcję z rutynowo stosowanymi lekami immunoterapeutycznymi.

Ostatnie badania przyniosły obiecujące wyniki. Naukowcy zmodyfikowali szczepy bakterii E. coli, aby dostarczały małe fragmenty białek nowotworowych do komórek układu odpornościowego, skutecznie ucząc je rozpoznawania i atakowania komórek rakowych. W badaniach na zwierzętach laboratoryjnych takie podejście prowadziło do zmniejszenia guzów, a w niektórych przypadkach – do ich całkowitej eliminacji. Dzięki tym mechanizmom terapie bakteryjne mogą selektywnie atakować guzy przy jednoczesnym oszczędzaniu zdrowych tkanek, co pozwala na przezwyciężenie ograniczeń tradycyjnych metod leczenia.

Potrzebne są badania kliniczne, które odpowiedzą na pytanie,
czy ta metoda rzeczywiście działa – czy pozwala kontrolować lub eliminować nowotwór, a także jakie skutki uboczne mogą się pojawić i jaka jest jej ewentualna toksyczność.

W jednym z badań, nad którym pracowałem, wykazaliśmy, że część ściany komórkowej bakterii, podana pacjentom w formie zastrzyku, mogła pomóc
w kontrolowaniu czerniaka – najbardziej śmiertelnej formy raka skóry.

Choć nadal znajdujemy się na wczesnym etapie badań, potencjał terapii nowotworowych opartych na bakteriach staje się coraz bardziej widoczny. W miarę jak nasza wiedza na temat biologii nowotworów i inżynierii bakteryjnej się rozwija, możemy być u progu nowej ery w leczeniu raka.

Terapie nowotworowe oparte na bakteriach wykorzystują kilka unikalnych mechanizmów pozwalających na ukierunkowane niszczenie komórek nowotworowych. W rezultacie mogą one stać się potężnym narzędziem w walce
z rakiem, działając w synergii z istniejącymi metodami leczenia, takimi jak immunoterapia i chemioterapia.

Terapie nowotworowe oparte na bakteriach stanowią fascynujące połączenie historycznych odkryć z przełomową nauką. Choć wciąż napotykamy wyzwania, postęp w tej dziedzinie daje nadzieję na bardziej skuteczne, precyzyjne terapie, które mogą znacząco poprawić wyniki leczenia pacjentów zmagających się z nowotworami.