Zmodyfikowane bakterie probiotyczne polują na guzy i je niszczą

Mikroskopijne fabryki leków wewnątrz guzów

Fala badań przekształca nieszkodliwe bakterie jelitowe w precyzyjną broń przeciwko rakowi. W badaniach opublikowanych w ciągu ostatniego roku zespoły z Chin, Kanady i Stanów Zjednoczonych niezależnie zmodyfikowały szczepy probiotyczne, które wyszukują guzy, kolonizują je i uwalniają środki przeciwnowotworowe bezpośrednio w miejscu choroby – potencjalnie oszczędzając pacjentom wyniszczających skutków ubocznych konwencjonalnej chemioterapii.

Najnowszy przełom, opublikowany 17 marca w PLOS Biology, pochodzi z Shandong University w Chinach. Tianyu Jiang i jego współpracownicy przeprogramowali Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) – szczep probiotyczny naturalnie występujący w ludzkim jelicie – aby syntetyzował Romidepsin (FK228), związek przeciwnowotworowy zatwierdzony przez FDA. W eksperymentach na myszach zmodyfikowane bakterie z powodzeniem gromadziły się wewnątrz guzów i uwalniały lek dokładnie tam, gdzie był potrzebny.

„Szczep probiotyczny rokuje duże nadzieje na leczenie raka, torując drogę przyszłym postępom w tej dziedzinie” – napisali naukowcy.

Dlaczego bakterie są idealnymi infiltratorami guzów

Guzy lite tworzą środowisko, do którego większość leków z trudem przenika: ich rdzenie są pozbawione tlenu, kwaśne i osłonięte przed układem odpornościowym. Ale te wrogie warunki są dokładnie tym, w czym niektóre bakterie dobrze się rozwijają. Szczepy probiotyczne naturalnie migrują w kierunku tkanki guza i kolonizują ją przez nieszczelne naczynia krwionośne, wykorzystując mikrośrodowisko o niskiej zawartości tlenu i obniżonej odporności, które normalnie chroni raka przed obroną organizmu.

Oddzielny zespół z University of Waterloo w Kanadzie zastosował zupełnie inne podejście. Opublikowana w ACS Synthetic Biology pod koniec 2025 roku praca wykorzystywała Clostridium sporogenes, bakterię glebową, która rozwija się bez tlenu. Naukowcy wprowadzili gen tolerancji na tlen kontrolowany przez quorum sensing – bakteryjny system komunikacji, który aktywuje się dopiero po zgromadzeniu się wystarczającej liczby bakterii wewnątrz guza. Jak wyjaśnił inżynier biomedyczny Brian Ingalls, „zbudowaliśmy coś w rodzaju obwodu elektrycznego, ale zamiast przewodów użyliśmy fragmentów DNA”.

Szczepionki przeciwnowotworowe z bakterii z Columbia University

Być może najbardziej ambitny program realizowany jest na Columbia University, gdzie finansowani przez NCI naukowcy Nicholas Arpaia i Tal Danino opublikowali bliźniacze badania w Nature i Science Immunology w październiku 2024 roku. Ich podejście wykracza poza dostarczanie leków: zmodyfikowali bakterie EcN, aby przenosiły 19 neoantygenów specyficznych dla guza – nieprawidłowych białek unikalnych dla raka danego pacjenta – zasadniczo tworząc spersonalizowaną szczepionkę mikrobiologiczną.

U myszy z guzami jelita grubego pojedynczy zastrzyk tych zmodyfikowanych bakterii znacznie zmniejszył lub całkowicie wyeliminował guzy i wydłużył przeżycie. Bakterie okazały się również skuteczne przeciwko czerniakowi i chorobie przerzutowej. Równoległe badanie wykazało, że bakterie dostarczające interferon gamma bezpośrednio do guzów mogą przezwyciężyć oporność na leki z grupy inhibitorów punktów kontrolnych – co stanowi poważną przeszkodę w obecnej immunoterapii.

Od myszy do ludzi: droga przed nami

Żadne z tych podejść nie zostało jeszcze przetestowane na ludziach i pozostają istotne przeszkody. Naukowcy muszą wykazać długoterminowe bezpieczeństwo, opracować metody usuwania zmodyfikowanych bakterii po leczeniu oraz – w przypadku spersonalizowanych szczepionek – rozwiązać problem identyfikacji unikalnych antygenów guza każdego pacjenta wystarczająco szybko do zastosowania klinicznego.

Mimo to translacja kliniczna postępuje. W badaniu fazy I z 2025 roku wykorzystano nanocząsteczki ukierunkowane na kwas foliowy do wspólnego dostarczania Lactobacillus casei z nanociałami anty-PD-1 u pacjentów z rakiem jelita grubego w stadium III, a wczesne wyniki wykazały, że podejście to było dobrze tolerowane i wolne od poważnych toksyczności.

Jeśli wyniki te utrzymają się w większych badaniach na ludziach, zmodyfikowane bakterie mogą stanowić zmianę paradygmatu w onkologii – przekształcając własnych mikrobiologicznych sojuszników organizmu w celowane zabójcy raka, którzy działają od wewnątrz, bez szkód ubocznych związanych z radioterapią i chemioterapią.