Bakterie jelitowe wzmacniają działanie immunoterapii nowotworów

Około jeden na pięciu pacjentów chorych na raka korzysta z immunoterapii, czyli leczenia wykorzystującego układ odpornościowy do walki z rakiem. Podejście to okazało się znaczące w leczeniu raka płuc i czerniaka. Mając nadzieję na jego potencjał, badacze badają strategie ulepszenia immunoterapii nowotworów, które słabo na nią reagują, aby pomóc większej liczbie pacjentów.

Teraz naukowcy z Washington University School of Medicine w St. Louis odkryli, że szczep bakterii jelitowych – Ruminococcus gnavus – może nasilać działanie immunoterapii przeciwnowotworowej u myszy. Badanie opublikowane w Science Immunology sugeruje nową strategię wykorzystania drobnoustrojów jelitowych do odblokowania niewykorzystanego potencjału immunoterapii w walce z rakiem.

„Mikrobiom odgrywa ważną rolę w mobilizowaniu układu odpornościowego organizmu do atakowania komórek nowotworowych” – wyjaśnił starszy autor badania Marco Colonna, lekarz medycyny, profesor patologii Robert Roque Bellivou.

„Nasze odkrycia rzucają światło na jeden rodzaj bakterii w jelitach, który pomaga lekowi immunoterapeutycznemu zabijać nowotwory u myszy. Identyfikacja takich partnerów mikrobiologicznych to ważny krok w opracowywaniu probiotyków, które pomogą poprawić skuteczność immunoterapii i przyniosą korzyści większej liczbie pacjentów chorych na raka.”

Immunoterapia nowotworów wykorzystuje komórki odpornościowe organizmu do namierzania i niszczenia nowotworów. W jednym z takich zabiegów stosowane są inhibitory punktów kontrolnych układu odpornościowego, które usuwają naturalne hamulce, które utrzymują komórki T układu odpornościowego w spokoju, zapobiegając w ten sposób uszkodzeniom organizmu. Jednak niektóre nowotwory przeciwdziałają temu, tłumiąc atakujące komórki odpornościowe, co zmniejsza skuteczność takich inhibitorów.

Colonna i pierwsza współautorka dr Martina Molgora nawiązali wcześniej współpracę z kolegą, dr Robertem D. Schreiberem, w ramach której całkowicie wyeliminowali mięsaki u myszy, stosując dwustopniową metodę hamowania.

Naukowcy zahamowali TREM2, białko wytwarzane przez makrofagi nowotworowe, aby zapobiec atakowi komórek T na rosnący guz. Następnie wykazali, że lek immunoterapeutyczny był skuteczniejszy w blokowaniu TREM2. Wynik wskazał, że TREM2 zmniejsza skuteczność immunoterapii.

W eksperymencie, który stał się podstawą nowego badania, naukowcy dokonali nieoczekiwanej obserwacji. Myszy bez TREM2 wykazywały podobną pozytywną reakcję na inhibitor punktu kontrolnego, gdy żyły z myszami, które miały białko. Wynik ten nastąpił, gdy badacze odeszli od swojego zwykłego protokołu oddzielania myszy przed leczeniem inhibitorem.

Myszy żyjące razem prowadzą do wymiany drobnoustrojów. Naukowcy zasugerowali, że skutki mogą być spowodowane metabolizmem bakterii jelitowych.

Naukowcy współpracowali z doktorem Jeffreyem E. Gordonem i pierwszą współautorką dr Blandą Di Lucią, aby zbadać drobnoustroje w jelitach myszy skutecznie leczonych immunoterapią. Odkryli wzrost liczby Ruminococcus gnavus w porównaniu z brakiem takich drobnoustrojów u myszy, które nie reagowały na terapię.

R. Gnavus wykryto w mikrobiomie jelitowym pacjentów chorych na raka, którzy dobrze zareagowali na immunoterapię – wyjaśniła Colonna. W badaniach klinicznych przeszczepy kału od takich pacjentów pomogły niektórym nieodpowiadającym na leczenie pacjentom odnieść korzyści z immunoterapii.

Naukowcy, w tym pierwsza współautorka i absolwentka Daria Khantakova, wstrzyknęli myszom R. Gnavus, a następnie leczyli guzy inhibitorem punktu kontrolnego. Guzy zmniejszały się nawet wtedy, gdy TREM2 był dostępny jako broń zmniejszająca efekt immunoterapii.

Gordon, dyrektor Edison Family Center for Genomic Sciences and Systems Biology, zauważył, że coraz więcej dowodów sugeruje, że mikrobiom wzmacnia immunoterapię. Identyfikacja odpowiednich gatunków, takich jak R. Gnavus, może doprowadzić do opracowania nowej generacji probiotyków, które mogłyby działać w synergii z immunoterapią w celu poprawy leczenia raka.

Naukowcy chcą teraz zrozumieć, w jaki sposób R. Gnavus sprzyja odrzucaniu guza, co może ujawnić nowe sposoby pomocy pacjentom chorym na raka. Na przykład, jeśli drobnoustrój wytwarza metabolit aktywujący układ odpornościowy podczas trawienia pokarmu, otwiera to możliwość wykorzystania tych metabolitów jako środków wzmacniających immunoterapię.

Drobnoustroje mogą również przedostać się z jelit i wywołać odpowiedź immunologiczną w nowotworze lub aktywować jelitowe limfocyty T, które następnie migrują do guza i rozpoczynają atak – wyjaśniła Colonna. Naukowcy badają wszystkie trzy możliwości.