Szczepionka BCG (Bacillus Calmette-Guérin) to żywa, atenuowana forma szczepionki. Mycobacterium bovis stosowany w zapobieganiu gruźlicy i innym zakażeniom mykobakteryjnym. Teraz, wykorzystując „awatary” danio pręgowanego, model opracowany przez Cancer Development and Innate Immune Evasion Lab w Champalimaud Foundation (CF), naukowcy wykazali, że szczepionka może być stosowana w celu niszczenia komórek raka pęcherza moczowego.

Wyniki opublikowano w czasopiśmie Modele i mechanizmy chorób w artykule zatytułowanym „Makrofagi bezpośrednio zabijają komórki raka pęcherza moczowego poprzez sygnalizację TNF we wczesnej odpowiedzi na terapię BCG” pod przewodnictwem Rity Fior, Mayry Martínez-López — byłej doktorantki w laboratorium, obecnie pracującej na Universidad de las Américas w Quito w Ekwadorze.

„Szczepionka Bacillus Calmette–Guérin (BCG) jest najstarszym stosowanym środkiem immunoterapeutycznym przeciwko nowotworom” – napisali badacze. „Pomimo swojej skuteczności, jej początkowe mechanizmy działania pozostają w dużej mierze nieznane. W niniejszym artykule wyjaśniamy najwcześniejsze mechanizmy komórkowe zaangażowane w usuwanie guza wywołane przez BCG. Opracowaliśmy szybki test przedkliniczny in vivo, aby uwidocznić w czasie rzeczywistym i z rozdzielczością pojedynczej komórki początkowe interakcje między komórkami raka pęcherza moczowego, BCG i wrodzoną odpornością przy użyciu modelu ksenoprzeszczepu danio pręgowanego. Wykazaliśmy, że BCG indukuje rekrutację i polaryzację makrofagów w kierunku fenotypu prozapalnego, czemu towarzyszy indukcja cytokin zapalnych tnfa, il1b i il6 w mikrośrodowisku guza”.

Pomysł stojący za awatarami danio pręgowanego (zAvatars), które są nadal modelem eksperymentalnym, polega na pobraniu komórek nowotworowych od pacjenta z rakiem i wstrzyknięciu ich do zarodków danio pręgowanego. Guzy będą następnie rosły wewnątrz zarodków, skutecznie zamieniając je w awatary tego konkretnego pacjenta z rakiem. Różne opcje leczenia dostępne dla tego pacjenta mogą być następnie testowane na zAvatars i w ciągu kilku dni, a nie kilku tygodni, a nawet miesięcy, jak to ma miejsce w przypadku tradycyjnych testów na myszach, będzie można określić najlepsze leczenie dla tego pacjenta.

Fior miała nowy pomysł na zastosowanie modelu. „Kiedy dołączyłam do laboratorium Rity jako doktorantka” (w 2019 r.), wspomina Martínez-López, „rozmawialiśmy o kilku projektach, które mogłabym podjąć, a Rita wspomniała, że ​​szczepionka BCG jest stosowana u pacjentów z rakiem pęcherza moczowego”. Martínez-López pamiętała, jak otrzymywała szczepionkę BCG przeciwko gruźlicy, gdy była dzieckiem w Ameryce Południowej, a później pracowała nad tą chorobą. „Ale to był pierwszy raz, kiedy usłyszałam o szczepionce przeciwko gruźlicy jako leczeniu raka”, podkreśla.

„Immunoterapię BCG nadal stosuje się raczej empirycznie” – mówi Martínez-López. „Jednakże, ponieważ działa u wielu osób, stała się złotym standardem leczenia. Co zaskakujące, jest to bardzo skuteczna immunoterapia, nawet w porównaniu z wieloma wymyślnymi immunoterapiami, które są opracowywane”.

Leczenie polega na podaniu szczepionki BCG bezpośrednio do pęcherza. Gdy leczenie działa, 15-letni wskaźnik przeżycia u pacjentów z tzw. rakiem pęcherza „nieinwazyjnym mięśnia” (wczesne stadium) wynosi 60% do 70%. Jednak w 30% do 50% przypadków guzy pęcherza nie reagują na leczenie BCG. W takich przypadkach konieczne jest usunięcie całego pęcherza.

Aż dotąd nie było do końca jasne, w jaki sposób szczepionka BCG działa jako immunomodulator w leczeniu guzów pęcherza moczowego.

Pomysł zespołu polegał na tym, że zaangażowane były komórki odpornościowe, a w szczególności makrofagi rezydujące w pęcherzu. Udało im się ustalić, co dzieje się zaraz po wstrzyknięciu BCG do danio pręgowanego Avatars. Aby to zrobić, użyli tzw. mikroskopii arkusza świetlnego i obrazowania konfokalnego, co pozwoliło im zobaczyć interakcje makrofagów z komórkami nowotworowymi, w rozdzielczości pojedynczej komórki i w czasie rzeczywistym.

Naukowcy wykazali ponadto, że po wyczerpaniu makrofagów w komórce zAvatar, działanie przeciwnowotworowe szczepionki BCG zostało całkowicie zablokowane, co sugeruje, że makrofagi odgrywają kluczową rolę w początkowej odpowiedzi przeciwnowotworowej.

„Mayra zauważyła”, mówi Rita Fior, „że po wstrzyknięciu BCG następuje znaczny wzrost liczby makrofagów przedostających się do guza”.

„Nie tylko odkryliśmy mechanizmy zaangażowane w pierwsze etapy przeciwnowotworowego działania szczepionki, ale także wykazaliśmy, że model Avatar u danio pręgowanego jest potężnym narzędziem przedklinicznym w odkrywaniu leków onkologicznych” – podsumowuje Martínez-López.