Czy bakterie trzymają z rakiem?
Mikrobiolodzy zauważyli zależność między pewnymi szczepami bakterii a chorobą nowotworową. Są takie bakterie, które wspierają lub nawet umożliwiają rozwój nowotworu (98 procent chorych na raka żołądka było zakażonych Helicobacter pylori) albo niwelują działanie leków antynowotworowych. Ale są też takie, których pojawienie się w naszym organizmie przyczynia się do regresji nowotworu albo wzmocnienia naszego układu immunologicznego.
Chociaż w historii ludzkości to właśnie człowiek odgrywa główną rolę, to jednak nie jest on samotny na swojej scenie. Co więcej – jest na niej całkiem tłoczno, bo bez oddziaływań: symbiotycznych i antagonistycznych z organizmami, które współegzystują z nami na Ziemi, historii tej wcale by nie było. Naszym stałym, bardzo licznym towarzyszem na deskach tego teatru jest nasz mikrobiom.
Pośród wielu aktorów warto zwrócić uwagę na jeszcze jednego, odkrywającego swą specyficzną rolę. Mowa tutaj o komórkach nowotworowych, które wybrały drogę odłączenia się od „macierzystego” aktora – harmonijnie współdziałających komórek ciała ludzkiego. Przeciwstawiając się im chcą wykrzyczeć swoją kwestię, często dramatycznie kończącą przedstawienie zdecydowanie wcześniej, niż główny aktor chciałby skończyć. Ich „krzyk” to niepohamowane namnażanie, przez które zmienione komórki nowotworowe opanowują zdrowe tkanki ciała i mogą doprowadzić do śmierci organizmu. A jak inni poboczni aktorzy zapatrują się na te działania? Czy mikrobiom, nasz wieloosobowy towarzysz, trzyma z rakiem, czy może wręcz przeciwnie? Na to pytanie, jak to zwykle bywa, odpowiedź brzmi: to zależy.
Pomocnicy antagonisty
Nasz wieloosobowy aktor, jak to zawarte jest w tym określeniu, składa się z wielu mikroorganizmów, które mogą mieć do raka-krzykacza nastawienie ambiwalentne. Zacznijmy może od tych, które są dość znanymi organizmami na mikrobiologicznym podwórku, a mianowicie: Helicobacter pylori. Ich powiązanie z występowaniem nowotworów żołądka zostało potwierdzone przez badania prowadzone na ponad 1500 japońskich pacjentów przez średni okres badania 7-8 lat. W trakcie przeprowadzanych obserwacji stwierdzono rozwój nowotworu u 36 z 1246 pacjentów zainfekowanych przez H. pylori i jednocześnie u żadnego z 280 badanych, którzy nie byli zainfekowani. We wcześniejszych badaniach stwierdzono natomiast, że aż 98% pacjentów z rakiem żołądka było zainfekowanych przez H. pylori. Badania te wzajemnie się potwierdzają i wskazują na to, że H. pylori pozostaje z rakiem w komitywie, która z pewnością nie jest pozytywna dla ludzi.
Sprzyjać rakowi można jednak nie tylko w tak bezpośredni sposób. Zespół naukowców z Instytutu Weizmanna w Izraelu odkrył, że bakteria Mycoplasma hyorhinis zdolna jest do rozkładu gemcytabiny używanej jako lek zwalczający komórki raka trzustki. Podążając tropem wyznaczonym przez to odkrycie naukowcy rozpoczęli dalsze badania, w których stwierdzili, że wśród 113 pacjentów cierpiących na raka trzustki aż 86 posiada w swoim ciele bakterie zdolne do rozkładu gemcytabiny. Co więcej, były to nie tylko M. hyorhinis, ale także pospolicie bytujące w ciele Escherichia coli. Zdolne do rozkładu leku bakterie produkowały specyficzną formę deaminazy cytydyny. Odkrycie zespołu badaczy przybliżyło ich z pewnością do odpowiedzi na pytanie dlaczego stosowanie gemcytabiny ma tak różne efekty u różnych pacjentów i pozwala na poszukiwanie rozwiązań tego problemu. Nam z kolei pozwala na stwierdzenie, że rak może korzystać na działaniach bakterii pośrednio – w tym przypadku unikając unicestwienia dzięki rozkładowi leku przez bakterię współegzystującą obok niego.
Bakterioterapie
Zanim jednak ocenimy bakterie jako sprzyjające naszemu wrogowi, spójrzmy na drugą stronę szali. Idea użycia bakterioterapii w leczeniu nowotworów nie jest ideą nową, jednakże kolejne badania coraz bardziej przybliżają nas do uzyskania skutecznie działającej metody takiego leczenia. Szczególną uwagę naukowców w tym zakresie przyciągają bakterie z rodzaju Clostridium, beztlenowe mikroorganizmy powszechnie bytujące w naszych jelitach. Dzięki modyfikacjom genetycznym przeprowadzonym na jednym ze szczepów tego rodzaju stworzono niepatogenną bakterię Clostridium novyi-NT, która w przeciwieństwie do innych szczepów z rodzaju Clostridium nie wytwarza szkodliwej toksyny. C. novyi wykazuje zdolność do wiązania się z guzami, w których wytwarzane jest środowisko beztlenowe. Do tej kategorii należy między innymi większość nowotworów litych, w tym tak groźne dla człowieka glejaki. Gdy zarodniki bakterii spotykają się z niedotlenionym obszarem nowotworu, kiełkują tam i rozwijają się, powodując regresję nowotworu. Jednocześnie ich rozwój zahamowany jest w przypadku tkanek zdrowych, ponieważ charakteryzują się one zbyt wysoką zawartością tlenu.
Oprócz przypuszczania bezpośredniego ataku na nowotwór C. novyi wspomaga naszą walkę z rakiem również przez wsparcie naszej własnej małej armii, którą stanowi nasz układ odpornościowy. Rozwijając się w obrębie nowotworu wywołuje on stan zapalny, którego powstanie indukuje odpowiedź ze strony układu immunologicznego z udziałem cytokin takich jak IL-6, G-SCF, MIP-2 i TIMP-1. Cytokiny te niejako przekazują wieść o konieczności działania dalej, rekrutując znaczną ilość komórek odpornościowych. Równolegle niweczone są strategie wywoływania immunosupresji przez komórki nowotworowe. Na nic dotychczasowe ukrywanie swojej obecności przed układem immunologicznym poprzez mechanizmy ograniczonej prezentacji antygenów. Działanie bakterii powoduje lizę komórek nowotworowych i „wylanie się” wszystkich antygenów jako dowodów zbrodni – do środowiska.
Badanie działania C. novyi zostało przeprowadzone na myszach i królikach, gdzie już pojedyncze wstrzyknięcie dożylne doprowadziło do głębokiej lizy guza aż w 25-30% przypadków. Co więcej, zaobserwowano, że oprócz regresji guza terapia zapewnia również trwałą odporność myszy na rozwinięcie się guza z tej samej linii komórek nowotworowych – organizm myszy pamięta, kto jest jego wrogiem. Następne badania przeprowadzane były na psach, po psach przyszła kolej na eksperymentalne zastosowanie jej na pierwszym ludzkim pacjencie. W obu przypadkach leczenie przyniosło pozytywne efekty.
Nie jest to oczywiście terapia idealna (działa przede wszystkim w przypadku guzów litych) i obok pozytywnych efektów przynosi również negatywne. Należy mieć na uwadze, że celowo wywołujemy w organizmie zapalenie bakteryjne, w prawdzie w obrębie guza, jednak wciąż jest to zapalenie. W medycynie nie istnieją raczej cudowne remedia na wszystkie dolegliwości i nikt się takich nie spodziewa. Jednakże badania dają obiecujące efekty i motywują do przeprowadzania dalszych, które być może doprowadzą do powstania nowych terapii przeciwnowotworowych. Jest szansa, że dzięki nim unikniemy wielu przedwczesnych zakończeń naszych ludzkich wystąpień na scenie teatru życia.
Źródła
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304216000064
https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/nejmoa001999
https://science.sciencemag.org/content/357/6356/1156.full?ijkey=Fruldx8rZ/6t6&keytype=ref&siteid=sci
Artykuł powstał w ramach programu MNiSW „Mistrzowie dydaktyki” w czasie zajęć tutoringowych we współpracy między p. Patrycją Tarasek, studentką II roku biotechnologii i dr Sławomirem Sułowiczem na Wydziale Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.
Projekt jest współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego.
