Миллионы бактерий, грибков и вирусов живут на поверхности здоровой кожи. Эти дружелюбные колонисты играют решающую роль в поддержании кожного барьера и предотвращении инфекции, но существует много неизвестных о том, как микробиота кожи взаимодействует с иммунной системой хозяина. Например, эпидермальный стафилококк, уникальный среди колонизирующих бактерий, запускает выработку мощных иммунных клеток, называемых CD8 T-клетками — «киллерами», ответственными за борьбу с тяжелыми инфекциями или раком.
После генетической инженерии бактерий, называемых Staphylococcus epidermidis, для производства опухолевого антигена (уникального для опухоли белка, способного стимулировать иммунную систему), они нанесли живые бактерии на мех мышей, больных раком. Полученный иммунный ответ был достаточно сильным, чтобы убить даже агрессивный тип метастатического рака кожи, не вызывая воспаления.
«Это казалось почти волшебством, — сказал Майкл Фишбах, доктор философии, адъюнкт-профессор биоинженерии. — У этих мышей были очень агрессивные опухоли, растущие на боку, и мы провели с ними щадящее лечение, когда мы просто взяли мазок с бактериями и втерли его в шерсть на их головах».
Их исследование было опубликовано в Science. Фишбах является старшим автором, а Йийин Эрин Чен, доктор медицинских наук, бывший аспирант Стэнфордской медицины, ныне доцент кафедры биологии Массачусетского технологического института, является ведущим автором.
Исследователи показали, что, вводя опухолевый антиген в эпидермальный стафилококк, они могут обмануть иммунную систему мыши и заставить ее вырабатывать CD8 Т-клетки, нацеленные на выбранный антиген. Эти клетки путешествовали по всему организму мышей и быстро размножались, когда они сталкивались с подходящей опухолью, резко замедляя рост опухоли или полностью уничтожая опухоли.
«Наблюдение за исчезновением этих опухолей, особенно в месте, удаленном от того, где мы применяли бактерии, было шокирующим, — сказал Фишбах. — Нам потребовалось некоторое время, чтобы поверить, что это происходит».
Они генетически привили небольшой фрагмент ДНК, кодирующий часть белка под названием овальбумин, на поверхность эпидермального стафилококка. Эксперты выбрали овальбумин, потому что он был разработан для многих широко изученных линий опухолей мышей, включая тип агрессивной меланомы, и поэтому может действовать как опухолевый антиген при нескольких типах рака.
Затем ученые применили генетически модифицированные бактерии к здоровым мышам. Поскольку эпидермальный стафилококк является эффективным колонизатором кожи, им не нужно было чистить или брить шерсть животных, а просто втирать бактерии им в головы. Как и ожидалось, колонизация не вызвала никакого воспаления или инфекции.
Шесть дней спустя ученые ввели мышам опухолевые клетки меланомы, экспрессирующие овальбумин. В то время как у всех трех типов контрольных мышей быстро развивались опухоли кожи, у тех, кого лечили живым, генетически модифицированным эпидермальным стафилококком, опухоли росли гораздо медленнее, а во многих случаях опухоли вообще не росли.
Чтобы выяснить, может ли их метод лечить установленную меланому, исследователи попробовали вводить раковые клетки за две недели до колонизации генетически модифицированным эпидермальным стафилококком.
Даже когда меланома дала метастазы в легкие, лечение бактериями резко уменьшало размер опухолей или устраняло их, значительно улучшая выживаемость мышей. Метод также сработал, когда исследователи использовали природные антигены меланомы, а не овальбумин.
Когда исследователи объединили новое лечение со вторым типом иммунотерапии, разработанной для усиления активности Т-клеток, называемой «блокадой контрольных точек», польза была еще более выраженной: 15 из 16 установленных опухолей исчезли. Когда мышам повторно вводили больше раковых клеток 30 дней спустя, опухоли все еще не росли.
Перенос терапии на людей
Исследователи поспешили указать, что методы лечения рака, разработанные на мышах, не всегда работают у людей. Но Фишбах говорит, что есть основания для надежды. Во-первых, предыдущее исследование, проведенное соавтором Ясмин Белкаид, доктором философии, руководителем отдела иммунитета метаорганизма в Национальном институте здравоохранения, показало, что эпидермальный стафилококк индуцирует у приматов тот же тип ответа CD8 Т-клеток, что и у мышей. Во-вторых, в то время как эпидермальный стафилококк обычно исчезает с кожи мышей в течение нескольких недель, большинство людей постоянно колонизируются некоторым штаммом бактерий.
«Кожа человека является естественным домом для эпидермального стафилококка, — сказал Фишбах. — У людей вирус будет колонизироваться более эффективно, потенциально приводя к постоянному обновлению запасов специфичных для опухоли Т-клеток».
Об этом пишет Medical Xpress.