Бактерии доставляют радиацию к опухолям
Колонизация опухолей инженерными бактериями может позволить исследователям воздействовать на участки, которые в настоящее время недоступны для радионуклидной терапии.
Таргетная радионуклидная терапия, или ТРТ, направляет излучение на опухоли, оставляя здоровые клетки незатронутыми. Клиницисты добиваются этого, связывая радионуклид с молекулой, которая присоединяется только к определенным эпитопам раковых клеток. К сожалению, многие опухоли не имеют таких эпитопов. Исследование, опубликованное 13 марта в журнале Advanced Healthcare Materials, показало, что анаэробные бактерии, живущие внутри различных типов опухолей, могут служить мишенью для радионуклидов, которые излучают энергию, убивающую клетки, что потенциально может позволить использовать ТРТ против гораздо более широкого спектра раковых заболеваний.
"Несмотря на эффективность, широкое применение ТРТ ограничено отсутствием специфического для опухоли нацеливания радионуклидов", - объясняет биолог-онколог Кори Спирс из Мичиганского университета. "Хотя это предварительные исследования только на животных моделях, такой подход к лечению может ограничить побочные эффекты и демонстрирует перспективы, которые заслуживают дальнейшей оценки".
Лучевая терапия исторически проводилась извне тела вовнутрь, несмотря на то, что при этом повреждаются здоровые клетки, через которые проходит излучение на пути к опухоли. Кроме того, лучевая терапия не способна бороться с системными метастазами. Однако при ТРТ радионуклиды связываются только с раковыми клетками, испуская убийственные дозы альфа- и бета-частиц. ТРТ также позволяет визуализировать раковые клетки с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии для контроля результатов лечения.
Однако в настоящее время ТРТ не помогает при многих видах рака: в некоторых случаях это связано с тем, что эпитопы опухоли-мишени подвергаются эндоцитозу и недоступны для связывания, а в других случаях эпитопы опухоли могут быть слишком похожи на эпитопы здоровых клеток человека или полностью отсутствовать.
Однако ученым уже давно известно, что в опухолях обитают уникальные микробиомы анаэробных бактерий. Эти микроорганизмы процветают в опухолях, потому что иммунные клетки не могут добраться до них, а уровень кислорода низкий. Налиникант Котагири, исследователь из Университета Цинциннати, и его коллеги недавно создали определенный тип бактерий для доставки противораковых "полезных грузов" в такие опухолевые клетки (другие группы провели аналогичную работу) и продемонстрировали в отдельном исследовании, что эти бактерии можно отслеживать с помощью ПЭТ с использованием меченного изотопами меди соединения, называемого сидерофором. Сидерофор, меченный медью-64, накапливается в бактериях, которые экспрессируют определенный рецептор, называемый рецептором поглощения железа YbT.
Котагири и коллеги предположили, что если они смогут изменить тип меченого соединения с того, который позволяет визуализировать бактерии, на радионуклид, который действительно убивает опухоль, то у них появится новый интересный способ воздействия на недоступные в настоящее время опухоли. Итак, сначала они сконструировали штамм кишечной палочки для сверхэкспрессии рецептора, с которым связывается радионуклид (рецептор также помогает интернализировать радионуклид). Затем они ввели сконструированные бактерии мышам и увидели, что они действительно процветают в опухолях, при минимальном накоплении в остальном организме.
Затем они переключили зонд на другой изотоп меди, медь-67, который известен как бета-излучающий и радиотерапевтический. Они ввели сконструированные бактерии, а затем новый сидерофорный зонд в две различные мышиные модели рака: модель рака толстой кишки и модель рака молочной железы, и сравнили их эффективность с инъекциями физраствора. В обеих моделях рака животные, получавшие и бактерии, и новый сидерофор, жили значительно дольше, чем те, которые получали только физраствор, только сидерофор или только бактерии.
"Бактерии действуют как тягловая сила, и они притягивают сидерофор, прикрепленный к меди 67", - рассказывает Котагири, который подал предварительный патент, связанный с этой работой. Группа также обнаружила увеличение противоопухолевых CD8+ Т-клеток и уменьшение противовоспалительных Treg-клеток. "Вы можете поместить эти бактерии в качестве адаптеров внутрь опухоли, какой бы она ни была; похоже, это не имеет значения. Пока они солидные и имеют гипоксическое ядро, бактерии будут процветать там и служить искусственными рецепторами для этих целевых радионуклидов", - добавляет Котагири.
Одним из возможных побочных эффектов является накопление радионуклидов и в других тканях, однако, поскольку человеческие клетки не экспрессируют рецепторы радионуклидов, исследователи надеются, что это не станет проблемой. Котагири и его сотрудники планируют изучить, как эта техника влияет на механизмы гибели раковых клеток и иммунные процессы.
