Используя «аватары» данио-рерио, модель животных, разработанную в лаборатории развития рака и врожденного иммунитета при Фонде Шампалимо (CF) под руководством Риты Фиор, Майра Мартинес-Лопес — бывшая аспирантка лаборатории, ныне работающая в Университете Лас-Америкас в Кито, Эквадор, — и ее коллеги изучили начальные этапы воздействия вакцины бациллы Кальметта-Герена (БЦЖ) на клетки рака мочевого пузыря.

Результаты их исследования, опубликованные в журнале Disease Models and Mechanisms , показывают, что макрофаги — первая линия иммунных клеток, активирующихся после инфекции — буквально заставляют раковые клетки совершать самоубийство, а затем быстро поедают мертвые раковые клетки.

Идея, лежащая в основе аватаров данио-рерио (zAvatars), которые все еще являются экспериментальной, но очень многообещающей моделью, довольно проста: взять опухолевые клетки у больного раком и ввести их в эмбрионы данио-рерио. Затем опухоли будут расти внутри эмбрионов, фактически превращая их в аватары этого конкретного больного раком. Различные варианты лечения, доступные для этого пациента, затем могут быть протестированы на zAvatars. За считанные дни — а не несколько недель или даже месяцев — которые требуются при использовании традиционного тестирования на мышах, можно будет определить наилучшее лечение для этого пациента. Тест был разработан и изучен с использованием образцов пациентов с колоректальным раком.

У Фиора появилась новая идея для применения модели. «Когда я присоединилась к лаборатории Риты, как аспирантка» (в 2019 году), вспоминает Мартинес-Лопес, «мы обсуждали несколько проектов, которые я могла бы реализовать, и Рита упомянула, что вакцина БЦЖ используется для пациентов с раком мочевого пузыря». Мартинес-Лопес вспомнила, как ей сделали прививку БЦЖ от туберкулеза, когда она была ребенком в Южной Америке, и позже она работала над этой болезнью. «Но это был первый раз, когда я услышала о вакцине от туберкулеза как о методе лечения рака », — отмечает она. И это сразу привлекло ее внимание.

Опухоль мочевого пузыря человека (красная), окруженная макрофагами данио-рерио (зеленая). Ядра клеток показаны синим цветом. Автор: Mayra Martinez-López et al., Disease Models and Mechanisms 2024.

(И)стория идеи
Вакцина БЦЖ была впервые использована против туберкулеза в 1920-х годах, а затем, примерно в 1976 году, ее начали использовать в качестве первой иммунотерапии рака. Но за десятилетия до этого, в 1890-х годах, Уильям Коли, хирург, работавший в Нью-Йоркской больнице (ныне Медицинский центр Вейля Корнелла), уже тестировал смесь различных бактерий, названную «токсинами Коли», в качестве иммунотерапии рака.

Коули заметил, что несколько практически безнадежных онкологических пациентов в больнице перешли в, казалось бы, «чудесную» ремиссию рака, когда они подхватили бактериальную инфекцию после операции по удалению опухолей (стерильные условия для хирургических процедур в то время были далеки от оптимальных). Его идея заключалась в том, что такие выздоровления, далекие от чудес, на самом деле были вызваны иммунным ответом пациентов на инфекцию.

Коули начал пытаться вызывать бактериальные инфекции у ряда пациентов с саркомой и смог воспроизвести несколько ремиссий рака. Однако в то время его метод был далек от того, чтобы быть проверенным и безопасным, и тем временем были разработаны другие методы лечения, такие как радиотерапия, поэтому его исследования не были продолжены. Но в последние годы область иммунотерапии набрала огромный импульс, предоставив новые и более научно обоснованные способы усиления иммунной системы для борьбы с раком.

«Иммунотерапия БЦЖ все еще применяется скорее эмпирически», — говорит Мартинес-Лопес. «Однако, поскольку она работает для многих людей, она стала золотым стандартом лечения. Удивительно, но это очень эффективная иммунотерапия, даже по сравнению со многими разрабатываемыми модными иммунотерапиями».

Лечение заключается во введении вакцины БЦЖ непосредственно в мочевой пузырь. Если лечение срабатывает, 15-летняя выживаемость пациентов с так называемым «неинвазивным в мышечную ткань» (ранней стадии) раком мочевого пузыря составляет 60–70%. Однако в 30–50% случаев опухоли мочевого пузыря не поддаются лечению БЦЖ. В таких случаях приходится удалять весь мочевой пузырь.

Играть

00:00
00:35
Немой

Настройки
ПИП
Перейти в полноэкранный режим
Играть
Опухоль мочевого пузыря человека (красная) очищается макрофагами данио-рерио (зеленая). Автор: Майра Мартинес-Лопес
Макрофаги имеют это
До сих пор механизм действия вакцины БЦЖ как иммуномодулятора, направленного на устранение опухолей мочевого пузыря, не был полностью изучен.

Идея команды заключалась в том, что в этом участвуют иммунные клетки, в частности макрофаги, находящиеся в мочевом пузыре. Они смогли определить, что происходит сразу после инъекции БЦЖ в аватары данио-рерио. Для этого они использовали так называемую микроскопию светового листа и конфокальную визуализацию, что позволило им увидеть макрофаги, взаимодействующие с опухолевыми клетками, с разрешением на уровне одной клетки и в режиме реального времени.

Красочные фильмы, которые они получили, демонстрирующие процесс, вызванный вакциной (в котором макрофаги и раковые клетки были помечены различными флуоресцентными красителями), показали, что макрофаги активно привлекаются к месту опухоли после инъекции БЦЖ, непосредственно убивая клетки рака мочевого пузыря человека посредством процесса самоубийства клеток (апоптоза), зависящего от вещества, называемого фактором некроза опухоли (ФНО), который секретируется макрофагами и действует как мощная сигнальная молекула иммунной системы.

Они также показали, что при истощении макрофагов в zAvatar противоопухолевые эффекты вакцины БЦЖ полностью блокировались, что свидетельствует о том, что макрофаги действительно играют решающую роль в первоначальном противоопухолевом ответе.

«Майра увидела, — говорит Рита Фиор, — что если ввести БЦЖ, то количество макрофагов, направляющихся в опухоль, заметно увеличится». В присутствии БЦЖ иммунные клетки изменили цвет с красного на желтый, что означало, что они экспрессируют ФНО.

«Мы не только раскрыли механизмы, задействованные на первых этапах противоопухолевого действия вакцины, но и продемонстрировали, что модель аватара данио-рерио является мощным доклиническим инструментом для разработки лекарственных препаратов в области онкологии», — заключает Мартинес-Лопес.