Живые лекарства: как дрессируют бактерии для борьбы с раком

Онколитические вирусы – трудоемкое и дорогостоящее направление, которое хоть и развивается медленно, все же выглядит достаточно обнадеживающе. Но на самом деле вирусы – не первые патогены, которых пытались задействовать для борьбы с раком.

Микробы vs рак: идея не нова 

В конце 19 века американский хирург-ортопед и исследователь Уильям Коли (William Bradley Coley) наблюдал удивительную закономерность: больные раком, у которых также развились кожные инфекции, демонстрировали признаки улучшения. Коли провел исследование и обнаружил десятки случаев, подтверждающих его догадку о том, что бактерии могут каким-то образом опосредовать регресс опухоли.

Хотя Коли и не понимал полностью ответственного за этот феномен механизма (иммунный ответ), интуиция исследователя подсказывала ему: это перспективное направление. И начал лечить своих пациентов с онкозаболеваниями стрептококковыми бактериями, вводимыми прямо в место опухоли. Многие пациенты выздоровели, но другие умерли, что побудило Коли перейти на инактивированные нагреванием бактерии и даже «режимы комбинированной терапии». Так, после серии экспериментов американский врач отдал предпочтение препарату, содержащему убитые гемолитические стрептококки А Streptococcus pyogenes и палочки Serratia marcescens. Этот дуэт назвали вакциной Коли, или токсином Коли. Автор использовал его по такое схеме – ежедневные инъекции от 3 недель до 2 месяцев.

Конечно, этот экстремальный подход не привел к революции в онкологии. Хотя и было несколько успешных случаев, один из который просто феноменальный! В 1953 году сыну исследователя, Бредли Коли, удалось спасти 13-летнего мальчика с саркомой кости, и этот пациент дожил до наших дней, то есть до глубокой старости. Бредли Коли вводил ему «вакцину» своего отца внутривенно в течение 21 дня – и после этого экстремального лечения опухоль больше не возвращалась. Пораженную саркомой руку удалось сохранить.

К сожалению, нередки были случаи, когда пациенты погибали от активной инфекции или септического шока. Поэтому, когда на то время ученым удалось добиться прогресса в лучевой терапии и химиотерапии, о «бактериальном» подходе забыли.

Плюсы и минусы микробов. Как бактерии сражаются с раком?

На самом деле, бактерии обладают рядом полезных терапевтических свойств, которые и делают их жизнеспособными кандидатами в противораковые лекарства. Во-первых, некоторые микроорганизмы предпочитают расти и размножаться преимущественно на участках новообразований – а это привлекает иммунные клетки, которые в погоне за микробами проникают в опухоль и проявляют заодно противораковую активность.

Во-вторых, многие бактерии также синтезируют токсины, которые вопреки своей ядовитости могут быть полезны, – при попытке лечения злокачественных опухолей. Некоторые такие вещества уже были выделены и протестированы на животных моделях (правда, с разной степенью успеха). 

Тем не менее, исследователи, идущие по стопам Коли и использующие для лечения только штаммы бактерий, не смогли добиться значительного успеха. Факт остается фактом: в наши дни бактериальные инъекции могут быть опасны по тем же причинам, что и во времена первооткрывателя метода иммунотерапии рака. Кроме этого, в случае серьезной инфекции в организме может развиться усиленный иммунный ответ, который перерастет в септический шок. 

Также выяснилось, что некоторые бактерии сами задействованы в развитии неопластических процессов, а отдельные микроорганизмы даже могут участвовать в формировании резистентности к химиотерапевтическим препаратам.

Предтеча иммунотерапии рака в современном контексте

Сегодня, после многих десятилетий, в течение которых идеи Коли так и не получили развития (да и не нашли особого понимания в научных кругах), ортопеда-исследователя признали «отцом иммунотерапии рака». И хотя его лечение не было ни безопасным, ни особенно эффективным, «токсины Коли» без преуменьшения – предтеча инновационных методов лечения онкозаболеваний.

Сейчас подход Коли переживает возрождение – и все благодаря инновационным методам синтетической биологии, а также успехам новых методов иммунотерапии рака в целом. 

Достижения синтетической биологии могут повысить эффективность «микробных» методов лечения, минимизировав при этом их риски. Благодаря методам генной инженерии, таким как CRISPR, бактерии теперь можно запросто запрограммировать на нужные функции – например, на высвобождение противоопухолевых соединений непосредственно в месте локализации новообразования. Фактически, это как лучше очистить препарат и получить возможность повысить его дозу.

Методы генной инженерии позволяют задавать многие желательные характеристики, например, выработку молекул, усиливающих иммунный ответ, или самоуничтожение при достижении критической массы. То есть в современных условиях идеи Коли можно реализовать безопасно, целенаправленно и селективно. Особенно, если использовать при этом современные транспортные системы, например, в виде наночастиц.

Бактерии, убивающие рак: вопрос будущего

Реализацией таких задач и занялась еще в начале этого века биотехнологическая компания Coley Pharmaceutical Group, названная в честь автора подхода (на сегодня является частью Pfizer). 

Затем к этой гонке присоединились многочисленные лаборатории, которые сегодня проверяют в клинисследованиях своих кандидатов, правда, по большей части, в комбинированных режимах лечения – с химиопрепаратами или лучевой терапией. 

Некоторые стартапы развивают смежное направление: модификацию состава микрофлоры с целью улучшения защиты пациента от рака, так как сегодня уже хорошо известно, что некоторые его виды ассоциируются с определенными бактериями микробиома. Следуя этой логике, отдельные исследователи «вовлекают» хищные бактерии в борьбу с другими микробами, связанными с развитием злокачественных опухолей.

Одна из наиболее успешных и известных в этом сегменте компаний – кембриджская Vedanta Biosciences, специализирующаяся на различных направлениях «микробной терапии».

По мере развития технологий и преодоления проблем с безопасностью, опасные патогены все больше выглядят своеобразным и обнадеживающим «живым лекарством» от рака. Пожалуй, это только вопрос ближайшего будущего, когда ученые дадут новую жизнь идеям Уильяма Коли и превратят бактерии в мощное оружие в арсенале онкологов.