Бактерия из кишечника лягушки уничтожает раковые опухоли у мышей после однократного введения

Бактерия из кишечника древесных лягушек продемонстрировала «необычайно мощные» способности уничтожать опухоли при внутривенном введении, превосходя по эффективности существующие стандартные методы лечения и открывая путь к совершенно новому подходу в лечении рака.

Исследователи из Японского института передовых наук и технологий (JAIST) проявили большой интерес к микробам кишечника амфибий и рептилий по нескольким причинам: спонтанные опухоли очень редки у этих видов диких животных, а когда они появляются, то, как правило, связаны с загрязнением окружающей среды или лабораторными условиями. Другими словами, с прямыми внешними факторами окружающей среды. Кроме того, эти животные имеют долгую жизнь по сравнению с их размерами и естественным образом подвергаются экстремальному клеточному стрессу — например, метаморфозам, регенерации — и живут в среде обитания, богатой патогенами, что обычно считается фактором, повышающим риск рака, а не снижающим его.

Исследователи предположили, что часть их очевидной защиты от рака может быть связана с микробами, а не только с самими клетками. Команда выделила 45 штаммов бактерий из древесных лягушек вида Dryophytes japonicus, огненнобрюхих тритонов (Cynops pyrrhogaster) и японских ящериц (Takydromus tachydromoides), и в результате интенсивного скрининга список был сокращен до девяти микробов, продемонстрировавших противоопухолевый эффект, причем бактерия Ewingella americana из древесных лягушек проявила наиболее сильную реакцию.

«Ewingella americana продемонстрировала чрезвычайно сильную цитотоксическую активность с избирательной способностью нацеливаться на опухоли, характерной для факультативных анаэробных бактерий», — отметили исследователи. «Механистические исследования показали, что E. americana действует по механизму двойного действия: прямое уничтожение опухолевых клеток и сильная активация иммунитета хозяина, что приводит к усилению атаки опухоли Т-клетками, нейтрофилами и В-клетками. Лечение с помощью E. americana значительно превосходило стандартные методы терапии, включая антитела к PD-L1 и доксорубицин, в исследованиях регрессии опухолей».

Команда ввела мышам с колоректальным раком одну дозу E. americana внутривенно, и это полностью устранило опухоли у всех пролеченных животных. Более того, реакция была не только быстрой, но и, по-видимому, обеспечивала постоянную защиту. Когда мышей позже вновь подвергли воздействию раковых клеток, ни у одной из них не развились новые опухоли, что свидетельствует о том, что лечение вызвало длительную иммунную память.

Ученые вскоре выяснили, почему эта бактерия так успешно устраняла опухоли. E. americana обладает двусторонним механизмом уничтожения раковых клеток: во-первых, она имеет естественную аффинность к низкокислородной среде внутри солидных опухолей, поэтому всего за 24 часа ее количество увеличилось примерно в 3000 раз, но при этом она не перемещалась и не воздействовала на другие здоровые органы или ткани. Затем она способна напрямую убивать опухоль благодаря токсинам, которые она выделяет внутри опухоли.

В то же время бактериальная инвазия вызвала естественную иммунную реакцию, и опухоли вскоре были затоплены иммунными клетками — в частности, нейтрофилами, Т- и В-клетками — наряду с увеличением количества молекул воспалительной сигнализации. Совокупный эффект привел к массовой гибели опухолевых клеток, вызванной как прямым действием бактерий из чужого кишечника, так и собственной иммунной системой хозяина.

«Эти результаты свидетельствуют о том, что микробиома кишечника низших позвоночных содержит множество нехарактеризованных видов бактерий с исключительным терапевтическим потенциалом», — пишет команда. «Наше исследование закладывает основу для разработки естественных непатогенных бактериальных терапевтических средств и подчеркивает критическую важность микробного биоразнообразия для продвижения стратегий лечения рака».

Важно отметить, что этот механизм, по-видимому, также является высокоспецифичным для опухолей, поскольку E. americana прилипает только к опухолевой среде. Исследователи полагают, что эта избирательность возникает в результате сочетания факторов, характерных для опухолей — недостаточного количества кислорода (гипоксии), проницаемости кровеносных сосудов, измененного метаболизма и локально подавленной иммунной защиты, которые позволяют бактериальной колонии процветать там, где она наносит наибольший ущерб.

Однако обширные испытания показали, что E. americana быстро выводится из кровотока, становясь неопределяемой в течение 24 часов, и вызывает только кратковременные воспалительные эффекты, которые проходят в течение 72 часов. В течение двух месяцев наблюдения у леченных мышей не было обнаружено признаков повреждения органов или хронической токсичности. Важно отметить, что бактерия также была чувствительна к антибиотикам, что дает возможность вмешательства в случае возникновения проблем после лечения.

«Комплексные оценки безопасности на мышиных моделях показали, что штамм E. americana, полученный из кишечника, обладает минимальной патогенностью и не оказывает значительного побочного действия в терапевтически эффективных дозах, что выгодно отличает его от генетически модифицированных бактериальных препаратов», — добавили исследователи.

Конечно, эти выводы являются предварительными и экспериментальными — и получены они на мышах. Хотя опухоли человека и мышей имеют много общих молекулярных маркеров, в том числе много общих генов, между ними есть различия, в том числе наши естественные иммунные реакции и наша иммунная система в целом. Тем не менее, это многообещающий новый путь для новой терапии рака с использованием естественных бактерий, которая может полностью уничтожить опухоли навсегда.

Теперь исследователи будут изучать его эффективность при раке груди, раке поджелудочной железы, меланоме и других злокачественных новообразованиях, а также дорабатывать методы доставки и дозировки. Они также заинтересованы в том, чтобы увидеть, как это может работать в качестве дополнительной терапии наряду с существующими методами иммунотерапии и химиотерапии.

«Успешная идентификация E. americana как мощного природного противоракового средства подтверждает концепцию бактериальных терапевтических средств, полученных из микробиома, и создает основу для разработки нового класса методов лечения рака», — заключили исследователи. «Эти открытия могут в конечном итоге привести к революционным достижениям в области прецизионной онкологии и дать новую надежду пациентам с трудноизлечимыми формами рака».

В 2021 году ученые уже успешно использовали бактерии для лечения рака, но в связке с иммунотерапевтическими препаратами. Генетически модифицированная сальмонелла помогала лекарствам проникать вглубь опухоли и демаскировать её для иммунитета.

Исследование: Iwata, S., Yamasita, N., Asukabe, K., Sakari, M., & Miyako, E. (2025). Discovery and characterization of antitumor gut microbiota from amphibians and reptiles: Ewingella americana as a novel therapeutic agent with dual cytotoxic and immunomodulatory properties. Gut Microbes, 17(1). https://doi.org/10.1080/19490976.2025.2599562