Живі ліки: як дресирують бактерії для боротьби з раком

Онколітичні віруси – трудомісткий і дорогий напрямок, що хоч і розвивається повільно, все ж таки має досить обнадійливий вигляд. Але насправді віруси – не перші патогени, які намагалися залучити до боротьби з раком.

Мікроби vs рак: ідея не нова

Наприкінці 19 століття американський хірург-ортопед і дослідник Вільям Колі (William Bradley Coley) спостеріг дивовижну закономірність: хворі на рак, у яких розвинулися ще й шкірні інфекції, демонстрували ознаки поліпшення. Колі провів дослідження і виявив десятки випадків, які підтверджували його здогад, що бактерії можуть якимось чином опосередкувати регрес пухлини.

Хоча Колі й не зрозумів повністю відповідального за цей феномен механізму (імунну відповідь), інтуїція дослідника підказувала йому: це перспективний напрямок. І почав лікувати своїх пацієнтів з онкозахворюваннями стрептококовими бактеріями, які вводили безпосередньо в місце пухлини. Багато пацієнтів одужали, але інші померли, що спонукало Колі перейти на інактивовані нагріванням бактерії і навіть режими комбінованої терапії. Так, після серії експериментів американський лікар віддав перевагу препарату, що містить вбиті гемолітичні стрептококи А Streptococcus pyogenes та палички Serratia marcescens. Цей дует почали називати вакциною Колі, або токсином Колі. Автор використовував його за такою схемою – щоденні інʼєкції від 3 тижнів до 2 місяців.

Звичайно, такий екстремальний підхід не призвів до революції в онкології. Хоча й було кілька успішних випадків, один із яких просто феноменальний! У 1953 році сину дослідника Бредлі Колі вдалося врятувати 13-річного хлопчика із саркомою кістки, і цей пацієнт дожив до наших днів, тобто до глибокої старості. Бредлі Колі вводив йому «вакцину» свого батька внутрішньовенно протягом 21 дня – і після цього екстремального лікування пухлина більше не поверталася. Вражену саркомою руку вдалося зберегти.

На жаль, часті випадки, коли пацієнти гинули від активної інфекції або септичного шоку. Тому, коли на той час вченим вдалося досягти прогресу в променевій терапії та хіміотерапії, про «бактеріальний» підхід забули.

Плюси та мінуси мікробів. Як бактерії борються із раком?

Насправді, бактерії мають низку корисних терапевтичних властивостей, які роблять їх життєздатними кандидатами в протиракові ліки. По-перше, деякі мікроорганізми воліють рости і розмножуються переважно на ділянках новоутворень – а це приваблює імунні клітини, які в гонитві за мікробами проникають у пухлину й проявляють заодно протиракову активність.

По-друге, багато бактерій також синтезує токсини, які всупереч своїй отруйності можуть бути корисними – за спроби лікування злоякісних пухлин. Деякі такі речовини вже були виділені та протестовані на тваринних моделях (щоправда, з різним ступенем успіху).

Між тим, дослідники, які наслідують традиції Колі та використовують для лікування тільки штами бактерій, не змогли досягти значного успіху. Факт залишається фактом: у наші дні бактеріальні інʼєкції можуть бути небезпечні з тих самих причин, що й за часів першовідкривача методу імунотерапії раку. Крім цього, у разі серйозної інфекції в організмі може розвинутися посилена імунна відповідь, яка переросте у септичний шок.

Крім того, зʼясувалося, що деякі бактерії самі залучені до розвитку неопластичних процесів, а деякі мікроорганізми навіть можуть брати участь у формуванні резистентності до хіміотерапевтичних препаратів.

Предтеча імунотерапії раку у сучасному контексті

Сьогодні, після багатьох десятиліть, протягом яких ідеї Колі так і не набули розвитку (та й не знайшли особливого розуміння в наукових колах), ортопеда-дослідника визнали «батьком імунотерапії раку». І хоча його лікування не було ні безпечним, ні особливо ефективним, «токсин Колі» без применшення – предтеча інноваційних методів лікування онкозахворювань.

Зараз підхід Колі переживає відродження – і завдяки інноваційним методам синтетичної біології, і успіхам нових методів імунотерапії раку в цілому.

Досягнення синтетичної біології можуть підвищити ефективність «мікробних» методів лікування, мінімізувавши їхні ризики. Завдяки методам генної інженерії, таким як CRISPR, бактерії тепер можна запросто запрограмувати на потрібні функції – наприклад, вивільнення протипухлинних сполук безпосередньо в місці локалізації новоутворення. Фактично, це як найкраще очистити препарат й отримати можливість збільшити його дозу.

Методи генної інженерії дають змогу задавати багато бажаних характеристик, наприклад, вироблення молекул, що підсилюють імунну відповідь, або самознищення в разі досягнення критичної маси. Тобто в сучасних умовах ідеї Колі можна реалізувати безпечно, цілеспрямовано та селективно. Особливо, якщо використовувати при цьому сучасні транспортні системи, наприклад, у вигляді наночастинок.

Бактерії, що вбивають рак: питання майбутнього

Реалізацією таких завдань зайнялася ще на початку цього століття біотехнологічна компанія Coley Pharmaceutical Group, названа на честь автора підходу (на сьогодні є частиною Pfizer).

Потім до цієї гонки приєдналися численні лабораторії, які сьогодні перевіряють у кліндослідженнях своїх кандидатів, щоправда, здебільшого, у комбінованих режимах лікування – з хіміопрепаратами чи променевою терапією.

Деякі стартапи розвивають суміжний напрямок: модифікацію складу мікрофлори з метою поліпшення захисту пацієнта від раку, оскільки сьогодні вже добре відомо, що деякі види раку асоціюються з певними бактеріями мікробіоми. Слідуючи цій логіці, деякі дослідники «залучають» хижі бактерії до боротьби з іншими мікробами, повʼязаними з розвитком злоякісних пухлин.

Одна з найуспішніших і найвідоміших у цьому сегменті компаній – кембриджська Vedanta Biosciences, яка спеціалізується на різних напрямках «мікробної терапії».

З розвитком технологій і подоланням проблем із безпекою, небезпечні патогени все більше набувають вигляду своєрідних і обнадійливих «живих ліків» від раку. Мабуть, це лише питання найближчого майбутнього, коли вчені дадуть нове життя ідеям Вільяма Колі та перетворять бактерії на потужну зброю в арсеналі онкологів.