Para ilmuwan dari Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) telah mengidentifikasi bakteri alami yang ditemukan di usus katak pohon Jepang (Dryophytes japonicus) yang menunjukkan aktivitas antikanker yang luar biasa pada tikus. Hasilnya, dipublikasikan di Mikroba ususmemperkenalkan pendekatan baru terhadap pengobatan kanker yang menggunakan bakteri hidup untuk menargetkan tumor secara langsung, bukan sekadar mengubah mikrobioma usus.
Tidak seperti banyak penelitian sebelumnya yang berfokus pada perubahan komposisi bakteri usus atau menggunakan transplantasi mikrobiota tinja, penelitian ini mengisolasi strain bakteri tertentu, menumbuhkannya di laboratorium, dan memberikannya secara intravena untuk menyerang tumor.
Tim mengumpulkan 45 strain bakteri dari usus katak pohon Jepang, kadal air perut api Jepang (Cynops pyrrhogaster), dan kadal rumput Jepang (Takydromus tachhydromoides). Setelah memeriksa aktivitas antikanker bakteri tersebut, sembilan strain menunjukkan hasil yang menjanjikan. Diantaranya, Ewingella Amerika menghasilkan hasil yang paling kuat.
Tumor dihilangkan dengan pengobatan tunggal pada tikus
Pada model tikus yang menderita kanker kolorektal, dosis tunggal intravena E.Amerika tumor benar-benar sembuh, menghasilkan tingkat respons lengkap (CR) 100%. Menurut para peneliti, pengobatan tersebut mengungguli terapi standar yang digunakan sebagai perbandingan, termasuk penghambat pos pemeriksaan kekebalan (antibodi anti-PD-L1) dan liposomal doxorubicin, obat kemoterapi.
Para peneliti menekankan bahwa temuan ini terbatas pada tikus, namun mereka yakin temuan ini merupakan bukti konsep yang menggembirakan untuk pengembangan terapi bakteri baru melawan kanker.
Serangan ganda terhadap sel kanker
Bakteri tampaknya melawan kanker melalui dua mekanisme yang saling melengkapi.
Pertama, E.Amerika langsung menyerang tumor. Sebagai bakteri anaerob fakultatif, ia tumbuh di lingkungan kaya oksigen dan kekurangan oksigen, memungkinkannya berkembang biak di daerah kekurangan oksigen yang biasa ditemukan pada tumor. Sesampainya di sana, populasi bakteri meningkat sekitar 3.000 kali lipat dalam waktu 24 jam setelah pengobatan, yang secara langsung merusak sel kanker.
Kedua, bakteri merangsang sistem kekebalan tubuh. Kehadirannya menarik sel T, sel B dan neutrofil ke dalam tumor. Sel-sel kekebalan ini kemudian melepaskan molekul pemberi sinyal inflamasi, termasuk TNF-α dan IFN-γ, yang meningkatkan respon imun dan mendorong kematian sel kanker.
Mengapa bakteri menargetkan tumor
Salah satu temuan yang paling mencolok adalah hal itu E.Amerika terakumulasi hampir secara eksklusif di dalam tumor dan tidak berkoloni di organ sehat.
Para peneliti percaya bahwa kekhususan tumor ini disebabkan oleh beberapa faktor yang bekerja bersama-sama:
- Lingkungan rendah oksigen di dalam tumor mendorong pertumbuhan bakteri.
- Sel kanker menghasilkan protein CD47, yang menekan aktivitas kekebalan lokal dan menciptakan kondisi bagi bakteri untuk bertahan hidup.
- Pembuluh darah tumor menunjukkan kebocoran yang tidak biasa, sehingga memudahkan bakteri yang beredar di aliran darah untuk menembus jaringan tumor.
- Perubahan metabolisme spesifik tumor memberikan nutrisi yang mendukung pertumbuhan bakteri.
Bersama-sama, karakteristik ini memungkinkan bakteri berkonsentrasi di lokasi tumor sambil menghindari jaringan normal.
Hasil keamanan yang menguntungkan
Tim peneliti juga menilai keamanan pengobatan.
Mereka menemukan bahwa bakteri tersebut dengan cepat dibersihkan dari aliran darah, dengan waktu paruh sekitar 1,2 jam, dan menjadi tidak terdeteksi dalam waktu 24 jam. Tidak ada kolonisasi bakteri yang terdeteksi pada organ sehat, termasuk hati, limpa, paru-paru, ginjal atau jantung.
Perawatan tersebut hanya menyebabkan peradangan ringan sementara yang kembali normal dalam waktu 72 jam. Selama periode observasi 60 hari, peneliti tidak menemukan bukti toksisitas kronis.
Perluasan ke jenis kanker lainnya
Studi ini menetapkan bukti konsep penggunaan bakteri alami sebagai pengobatan kanker. Penelitian di masa depan akan menguji apakah pendekatan ini dapat diterapkan pada tumor padat lainnya, termasuk kanker payudara, kanker pankreas, dan melanoma.
Tim juga berencana untuk mengoptimalkan metode pengobatan melalui pendekatan seperti pemisahan dosis dan injeksi langsung ke tumor. Peneliti juga akan mempelajari apakah E.Amerika bekerja lebih baik bila dikombinasikan dengan kemoterapi atau imunoterapi yang sudah ada.
Hasil penelitian ini juga menyoroti nilai potensial dari eksplorasi keanekaragaman hayati sebagai sumber pengobatan medis di masa depan, dan menawarkan kemungkinan pilihan terapi baru bagi pasien penderita kanker yang sulit diobati.
Glosarium
- Bakteri anaerob fakultatif: Bakteri mampu tumbuh di lingkungan yang kaya oksigen atau kekurangan oksigen, memungkinkan mereka berkembang biak secara selektif dalam kondisi rendah oksigen yang ditemukan di dalam tumor.
- Respon lengkap (CR): Hilangnya total tumor yang terdeteksi setelah pengobatan.
- Penghambat pos pemeriksaan kekebalan: Obat yang menekan sinyal yang digunakan oleh sel kanker untuk menekan sistem kekebalan tubuh, sehingga memungkinkan sel T menyerang tumor dengan lebih efektif.
- CD47: Protein di permukaan sel yang mengirimkan sinyal “jangan makan saya” ke sistem kekebalan tubuh. Banyak sel kanker menghasilkan CD47 dalam jumlah besar untuk menangkal serangan kekebalan.
Penelitian ini didukung oleh Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI Support Grant for Scientific Research (A) (Grant No. 23H00551), JSPS KAKENHI Support Grant for Stimulate (Pioneer) Research (Grant No. 22K18440), JSPS Program for the Formasi of Japan’s Leading Research Universities (J-PEAKS) (Grant No. JPJS00420230006), Program Badan Sains dan Teknologi Jepang (JST) untuk Penciptaan Bersama Ekosistem Startup (Hibah No. JPMJSF2318), dan JST SPRING (Hibah No. JPMJSP2102).
