Вакцина БЦЖ колонизирует костный мозг, направляя иммунную систему на борьбу с раком мочевого пузыря

БЦЖ (Бацилла Кальмета — Герена) — живая бактериальная вакцина от туберкулеза, которая также применяется для иммунотерапии рака мочевого пузыря. При внутривенном введении она перепрограммирует гемопоэтические стволовые и прогениторные клетки (HSPC) костного мозга, однако механизм действия БЦЖ, введенной в мочевой пузырь, был не вполне ясен. Авторы статьи в Cancer Cell показали, что при таком способе введения БЦЖ работает системно — она колонизирует костный мозг, перепрограммирует HSPC и модулирует миелопоэз, обеспечивая противоопухолевый иммунитет.

Чтобы проверить, как вводимая в мочевой пузырь БЦЖ влияет на врожденную иммунную память HSPC, исследователи собрали образцы крови пациентов с раком мочевого пузыря. Участников набирали из двух независимых пострезекционных когорт (8 человек из Мемориального онкологического центра Слоуна–Кеттеринга, 13 из Университета Макгилла). Анализ проводили до применения БЦЖ и через неделю после пятого введения.

Влияние БЦЖ на гемопоэтические клетки оценивали при помощи комбинированного секвенирования РНК единичных ядер и ATAC-seq периферических клеток крови. Опираясь на хорошо известные маркеры HSPC, авторы выделили 58 652 клетки, 1 118 из которых были гемопоэтическими стволовыми и прогениторными, а остальные — зрелыми иммунными клетками.

Анализ дифференциальной экспрессии генов до и после терапии БЦЖ выявил значительные изменения в обеих когортах. Они затрагивали антигенпрезентацию; кроме того, терапия индуцировала специфичную для HSPC программу транскрипции, связанную с IFNγ-зависимой активацией.

Такие изменения говорят о системном эффекте БЦЖ, вводимой в мочевой пузырь. Ученые предположили, что ослабленная бактерия в составе вакцины колонизирует костный мозг — это подтвердилось на мышиной модели. Мышей с опухолями мочевого пузыря лечили БЦЖ в течение пяти недель, регулярно собирая у них образцы костного мозга. Оказалось, что в конце курса лечения у всех животных в костном мозге присутствовала живая Mycobacterium bovis — основной компонент вакцины. У некоторых мышей она заселяла костный мозг уже после трех-четырех доз.

Детальный анализ клеточного состава показал, что БЦЖ в костном мозге усиливает гемопоэз, повышая продукцию иммунных клеток с перекосом в сторону миелоидной линии. Стимулированные миелоидные клетки обладали усиленной способностью инфильтрировать опухоль — это подтвердилось как по количественному составу, так и по данным секвенирования РНК единичных CD45⁺-клеток. Авторы также обнаружили повышенную экспрессию TNF в моноцитах, инфильтрировавших опухоли после введения БЦЖ в мочевой пузырь.

Кроме того, после стимуляции БЦЖ костный мозг мышей продуцировал более активные макрофаги, в которых была повышена продукция TNF, провоспалительного интерлейкина 6 (IL-6) и Cxcl10. Нейтрофилы, которые при раке мочевого пузыря меняют фенотип и способствуют росту опухоли, из-за БЦЖ перепрограммировались «обратно» и лишались проопухолевых свойств. Наконец, в клетках миелоидного ряда усиливалась антигенпрезентация, что способствовало нацеливанию Т-клеток на опухоль и активировало противоопухолевый иммунный ответ.

Исследователи заключают, что БЦЖ, вводимая в мочевой пузырь как средство иммунотерапии рака, действует системно через гемопоэтические клетки. Она перепрограммирует HSPC и тем самым активирует врожденные факторы Т-клеточного противоопухолевого иммунитета. Обнаруженный механизм подчеркивает перспективы подобного перепрограммирования для лечения онкологических заболеваний.

Противоопухолевый эффект вакцины БЦЖ зависит от активации макрофагов