В результате исследования, проведенного учеными израильского Научного института Вейцмана на более чем 1000 образцах опухолей, взятых у людей, было обнаружено, что в широком диапазоне онкоклеток живут разные бактерии — от рака костей до рака кожи. Исследователи также обнаружили уникальные бактериальные популяции для различных видов рака. Понимание работы бактериального механизма внутри злокачественных опухолей может помочь лечить рак еще более эффективно, чем это происходит сейчас.
Раковые клетки являются удобным убежищем для бактерий. Понимание взаимосвязи между злокачественными клетками и бактериальной популяцией, которая их характеризует («мини-микробиом»), может помочь предсказать эффективность лечения рака за рубежом и создать новые способы воздействия на бактерии для борьбы с онкозаболеваниями. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.
В процессе исследования было обнаружено, что разные виды рака, как правило, содержат различные типы бактерий. Самое большое и самое разнообразное количество бактерий было обнаружено в клетках опухолей молочной железы — и исследователи даже смогли показать, что бактерии явно предпочитают обитать в опухолевой ткани молочной железы и не проникают в здоровую. Электронная микроскопия показала, что бактерии имеют тенденцию оседать в определенном месте внутри раковых клеток — близко к их ядру.
Исследователи обнаружили, что бактерии есть не только в раковых, но и в иммунных клетках, которые находятся в опухолях. Некоторые из этих бактерий могут подавлять иммунный ответ организма на рак, в то время как другие могут его стимулировать — это открытие имеет особое значение для прогнозирования эффективности иммунотерапии.
Исследование помогло ответить на такие вопросы, как, например, почему некоторые бактерии живут в раковых клетках и почему каждая злокачественная опухоль имеет свой собственный типичный микробиом. Другими словами, бактерии чуствуют себя более комфортно при некоторых избыточных уровнях метаболитов, которые могут накапливаться в определенных типах опухолей.
Исследователи полагают, что методы, разработанные для идентификации уникального микробиома для каждого типа рака, ответят на важнейшие вопросы о роли, которую играют бактерии, живущие за счет метаболитов онкоклеток, как они стимулируют или ингибируют развитие опухоли и как влияют на реакцию организма на разные методы лечения рака в Израиле.
Злокачественные опухоли представляют собой сложные экосистемы, которые включают, помимо раковых, иммунные клетки, клетки соединительной ткани, кровеносные сосуды и многие другие биоэлементы, которые вместе образуют так называемое опухолевое микроокружение и бактерии являются неотъемлемой частью этой микросреды.
Бактерии в онкоклетках обладают уникальными свойствами, в том числе избирательностью к опухолям и неограниченной способностью упаковывать гены, что делает их идеальными носителями для доставки терапевтических нагрузок специфичным для рака образом. Эта неограниченная возможность упаковки генов не только позволяет экспрессировать большие или множественные гены-мишени, но также поддерживает инженерные сигнальные сети, которые могут позволить бактериям выполнять сложные задачи в лечении рака.
Несмотря на огромный терапевтический потенциал бактерий в онкоклетках, лечение рака, вероятно, потребует комбинированного подхода, так как гетерогенность рака (как на молекулярном, так и на гистологическом уровнях) значительно затрудняет достижение ремиссии с помощью отдельных противораковых агентов. В дополнение к лучевой и химиотерапии, противоопухолевые эффекты которых могут быть синергетическими, внутриопухолевая бактериальная инфекция может стать эффективным дополнением к различным типам иммунотерапии. Некоторые бактериальные штаммы могут индуцировать специфичный для опухолей Т-клеточный ответ. Использование бактерий в онкоклетках может стать мощным оружием в борьбе с раком уже в ближайшем будущем.