Bacterial treatment for cancer

Macherki M E

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"These results … are promising and support the further testing of C. novyi-NT for treatment of inoperable therapyresistant tumours in humans"

A new study by Roberts and colleagues has shown that intratumoural injection of an attenuated version of Clostridium novyi bacteria can reduce tumour volume in several preclinical animal models as well as in one human. C. novyi can induce tumour cell lysis, is very sensitive to oxygen levels and thrives in hypoxic environments, such as those often found in advanced solid tumours, but does not grow in normoxic environments, such as those typically found in normal tissue. Roberts et al. hypothesized that these characteristics would make it an ideal therapy for tumours that cannot be removed surgically, such as gliomas. The authors had previously treated tumours in mice and rabbits intravenously with an attenuated C. novyi strain (C. novyi-NT) and observed promising response rates but could not recapitulate these responses in larger canine models. As this might be due to inadequate delivery to the tumour, the authors tested intratumoural injections of C. novyi-NT, initially in a rat model of highly aggressive gliomas. Treatment of these rat brain tumours with intratumoural injections caused a significant decrease in tumour burden within 48 hours of the injection and spared surrounding normal cellsthat were only micrometres away. Although brain oedemas were commonly seen in these animals, this adverse effect was easily managed. The authors next tested this treatment in dogs, as dogs often develop spontaneous solid tumours and thus might more accurately model human tumours. Intratumoural injection of C. novyi-NT spores into a variety of solid tumours in dogs resulted in an objective response in 37.5% of all dogs (n=16). Half of the dogs that showed objective responses had long-term responses. Adverse events were related to bacterial infection and could be controlled with antibiotics. Owing to the success in the canine models, the authors set up a phase I investigational clinical trial and enrolled a patient with a late-stage metastatic retroperitoneal leiomyosarcoma. One of the metastases, located in the patient’s shoulder, was targeted for treatment with C. novyi-NT spores. The treatment reduced the tumour volume although the patient also developed adverse effects related to bacterial infection, such as fever, which was managed with antibiotics. The clinical trial is ongoing, and the authors outline several avenues of further research including determining the role of acquired immunity in the response to C. novyi-NT treatment, and whether this therapy could be combined with established chemotherapies and radiotherapies. Thus, although these results are preliminary, they are promising and support the further testing of C. novyi-NT for treatment of inoperable therapy-resistant tumours in humans.

***Adapted from:Isabel Lokody, Assistant Editor Nature Reviews Cancer This article is modified from the original in Nature Rev. Cancer (http://dx.doi.org/10.1038/nrc3827).

C. difficile spore ultrastructure //Paredes-Sabja, D (2014)

The overall structure and morphology of C. difficile spores is similar to what has been seen in other endospore-forming bacteria (Box 2), but the outermost layers are particularly different. Transmission electron microscopy (TEM) of C. difficile spores [19,21–23,25,34,35] revealed that the spore coat has distinctive laminations (i.e., lamellae), which are similar to those observed in B. subtilis but different from those in members of the B. cereus group (i.e., B. anthracis) (Figure 1A,B) [36,37]. It is remarkable that despite these structural similarities, only 25% of the genes encoding spore coat proteins have homologs in C. difficile, suggesting that the components that govern spore coat assembly are divergent to those defined for B. subtilis and/or the B. cereus group [11].

In members of the B. cereus group, the outermost layer is the exosporium, defined for these species as a distinguishable spore layer with hair-like projections formed in the mother cell compartment, and it does not have direct interactions with the spore coat layers that surround the cortex [38–40]. In C. difficile, the exosporium is the outermost layer. Although the C. difficile exosporium has hair-like projections, it lacks many of the B. cereus group exosporium orthologs and the frequently observed gap that separates the spore coat from the exosporium. Nevertheless, the C. difficile exosporium exhibits a conserved genetic signature to the B. cereus group, because the exosporium glycoproteins encoded by bclA1, bclA2, and bclA3 are also expressed in the mother cell (see below). The stability of the exosporium, remains a matter of controversy because several reports suggest that this layer is fragile and easily lost [21,22], or absent in spores developed during biofilm formation [39],
whereas other reports indicate that it is a reasonably stable layer that is only removed by proteases and/or sonication treatments [19,23,25,34,35]. The stability ofthe exosporium could be related to strain type or the use of proteases in purification procedures. Indeed, recent evidence indicates that proteinase K can remove the exosporium layer while leaving the spore coat intact [34]. Interestingly, the morphology of the exosporium seems to be strain-dependent (Figure 1A,B) [34,35]. C. difficile 630 spores have an electron-dense, compact exosporium layer (Figure 1A), whereas spores derived from strains R20291, M120, TL176, and TL178 have a hair-like exosporium layer reminiscent of the B. anthracis exosporium (Figure 1A,B). Interestingly, the ultrastructural organization of the exosporium surface of R20291, M120, and TL176 is identical to that of TL178 spores (Figure 1C), suggesting that the exosporium layer of C. difficile strain 630 may be an outlier among C. difficile strains.

Although the roles ofthe outermostlayers (i.e., spore coat and exosporium) on CDI and pathogenesis are unclear, recent reports have shed light on their potential functions. The C. difficile spore surface was shown to interact with unidentified surface receptor(s) of intestinal epithelium cells [25]. In vitro infection of macrophages with C. difficile spores revealed that spores become cytotoxic to macrophages possibly by disrupting the phagosomal membrane through spore surface-membrane interactions [41]. The exosporium layer was also shown to confer hydrophobicityto the spore surface affecting its adherence to inert surfaces [35]. C. difficile R20291 spores with a defective exosporium layer adhere better to Caco-2 cells than those with an intact exosporium layer suggesting a potential role in adherence to epithelial surfaces and in the transmission of CDI [23]. Removal of the exosporium layer also increases the ability of C. difficile spores to outgrow into colonies in vitro [34], raising the possibility that C. difficile spores lacking an exosporium are not only able to adhere better to colonic surfaces but also germinate more efficiently. The fraction of spores that have a firmly attached exosporium layer and the half-life of this layer in the environment remain to be determined.
               Adapted from:Clostridium difficile spore biology: sporulation, germination, and spore structural proteins,Daniel Paredes-Sabja et al.Trends in Microbiology July 2014, Vol. 22, No. 7
         

                                                                            Macherki M E

The Sporulation Process and Its Regulation in B. subtilis//de Hoon et al.2010

The genetically competent, non-pathogenic soil bacterium B. subtilis is the prevalent model system for studies of sporulation. A significant amount of detailed molecular data has been gathered over the years to characterize the mechanism of endospore formation — in particular, the regulation of the different sporulation stages.

Morphological Stages of Sporulation and Formation of Protective Structures

 In rich medium, B. subtilis cells divide by binary fission approximately every 30 minutes. By contrast, deterioration of environmental conditions triggers sporulation, a developmental process that takes about 8 to 10 hours. Thus, endospore formation represents a formidable investment of time and energy and is considered to be a survival pathway of last resort, as B. subtilis cells only commit to sporulation after they failed to deal with starvation in other ways, such as cannibalism or establishment of a genetically competent state [14–16]. The successive morphological stages of sporulation have been defined using electron microscopy [17,18] (Figure 1). Sporulation begins with an asymmetric cell division and results in the generation of two cell types, a forespore (the smaller compartment, also called the prespore) and a mother cell. The two cells experience distinct fates, because the mother cell ultimately lyses by a programmed cell death mechanism, whereas the forespore matures as a spore. Shortly after asymmetric division, two parallel programs of gene expression are established in each compartment under the control of transcription factors that are activated in a cell-specific manner. In addition to regulatory interactions within the forespore and mother cell, precise inter-compartmental signaling is required to control the spatial and temporal progression of the developmental process. Sporulation commences only after a round of DNA replication has been completed, in order to ensure that two chromosome copies are available in the predivisional cell [19]. The two chromosomes are oriented with their origin of replication anchored at one cell pole and their origin-distal region at mid-cell [20]. After asymmetric division, only about onethird of the forespore chromosome (i.e. the origin-proximalregion) is captured in the small chamber of the dividing cell. A DNA translocase, SpoIIIE, located at the center of the polar septum, is necessary to pull the rest of this chromosome into the forespore [21–23]. The other chromosome is localized entirely inside the mother cell. Following asymmetric division, the next morphological stage of sporulation is the engulfment of the forespore by the mother cell. This process is analogous to phagocytosis and is driven by mother cell proteins that facilitate membrane migration around the forespore by enzymatic removal of the peptidoglycan [24,25]. After completion of engulfment, the forespore, now entirely surrounded by its inner and outer membranes, is a free protoplast in the mother cell cytoplasm. Next, a series of protective structures is assembled around the spore core. The cortex, a modified peptidoglycan, is synthesized between the two forespore membranes [26]. Simultaneously, at least 70 individual coat proteins are synthesized in the mother cell to encase the spore in a multi-layered structure, with the crust as the outermost layer [27,28]. Finally, the mother cell lyses to release the mature spore. Fully formed spores, recognized as the most resistant form of life on the planet [29], protect the bacterial genome against heat, desiccation, radiation, and oxidation. In addition, spore formation might be an efficient way to escape predation from higher organisms [30,31]. As soon as environmental conditions become favorable for vegetative growth, however, it is critical that B. subtilis quickly exits from the dormant state. This process is referred to as spore germination [32] and is triggered by the presence of nutrients in the environment. The nutrients are sensed by specific spore membrane receptors and, within minutes, the spore core rehydrates, the cortex is hydrolyzed, and the coat is shed. Ultimately, DNA replication is initiated and the first cell division soon follows.

Adapted from:

Hierarchical Evolution of the Bacterial Review Sporulation Network,de Hoon et al.Current Biology 20, R735–R745, September 14, 2010 ª2010 Elsevier Ltd All rights reserved DOI 10.1016/j.cub.2010.06.031

Macherki M.E

Les bactéries et la prévention ou le traitement de cancer

Il est évident  que certaines espèces de bactéries ou leurs toxines peuvent avoir un rôle protecteur ou curatif dans certains cancers. Les facteurs qui pourraient suggérer un rôle protecteur d'une espèce bactérienne comprennent:

(1) la diminution  de risque de colonisation de certains cancers;

 (2) l'élimination ou l'absence de risque de colonisation 

(3) l'introduction des bactéries ou de ses toxines guérit ou provoque une rémission du cancer.

Les tumeurs et les toxines de Coley

Une régression tumorale spontanée a suivi les infections bactériennes sévères, fongiques, virales et protozoaires. Pour des centaines d'années, ce phénomène a inspiré le développement des premières thérapies cancéreuses. Les  rapports de rémissions d'infections des cancers avancés spontanée peuvent être trouvés dans la fin du XIXe et début de XXe siècle. Un grand nombre de ces guérisons inexpliquées ont été signalé à la suite  des infections bactériennes accompagné par de fortes fièvres.

Un chirurgien américain, le Dr William Coley a commencé la première utilisation bien documenté de bactéries et leurs toxines pour traiter des cancers de stade final. Coley a utilisé premièrement les  Streptococcus pyogenes  directement. Problèmes avec la prévisibilité des reponses des  patients lui ont causé de développer un vaccin plus sûr, composés de deux espèces bactériennes tués de S. pyogenes et Serratia marcescens. De cette façon il pouvait simuler une infection accompagné par la fièvre  sans avoir risque d'une infection réelle [95,96].

Le vaccin de Coley a été largement utilisé avec succès pour traiter les sarcomes, carcinomes, les lymphomes, les mélanomes et les myélomes.

Une complète régression prolongée de pointe malignité a été documentée dans de nombreux cas. Les rapports combinés de Coley et d’autres ont estimé que le taux de survie à 5 ans était de  80% plus élevé dans des tumeurs malignes. Même chez les patients considérés dans le stade terminal du cancer certains recouvrements remarquables ont été signalés avec le patient [97].

Coley considérée 4 points essentiels au succès:

 (1) l'initiation d'une infection naturelle avec de la fièvre,

 (2) l'évitement de tolérance immunitaire en augmentant progressivement la dose,

(3) injecter directement le vaccin dans la tumeur quand accessible, et

 (4) un minimum de 6 mois d'injections pour éviter les récidives.

 Aujourd'hui, peu de crédit est accordé à la réponse fébrile dans le combat de cancer  [96,97].

Une étude rétrospective a été menée en 1999 pour comparer le taux de survie à 10 ans des patients traités par le vaccin Coley avec des thérapies conventionnelles modernes. Richardson et al. [95] ont essayé de faire correspondre 128 des cas de Coley avec 1675 contrôles. Les deux populations ont été appariées par âge, sexe, origine ethnique, le stade et la radiothérapie. Les limitations inclus taille de l'échantillon et le déroulement des  patients recevant le vaccin de Coley. Les auteurs ont conclu que «Étant donné les énormes progrès des techniques chirurgicales et de la médecine en général, toute cohorte de moderne les patients doivent être devraient faire mieux que les patients traité il ya 50 ans ou plus. Pourtant, aucun avantage statistique pour le groupe moderne a été observée dans cette étude ". Ces résultats ont été soutenus par des rapports de cas spontané remets ou des avantages significatifs lorsque des infections accidentelle  sont produites [98-100].

Quel est le rôle peut jouer une réponse fébrile dans la rémission des une tumeur? Hobohm [101] propose l'hypothèse suivante.La fièvre provoque une cascade d'événements de facteurs inflammatoires de repos qui activent les cellules dendritiques (DC) qui conduisent à la l'activation des lymphocytes T. Les cellules T spécifiques des cellules cancéreuses en général restent dans un état d'anergie, très probablement en raison de l'absence des signaux de danger qui accompagnent habituellement la destruction des tissus et l'inflammation lors de l'infection aiguë [102]. Une infection bactérienne fiévreuse peut avoir un effet bénéfique sur trois nivaux. Premièrement, de nombreux agents infectieux libèrent des endotoxines, comme les LPS, induire des cytokines inflammatoires et  stimule le  DC. Deuxièmement, à la fois la prolifération des thymocytes et génération CTL allo-spécifiques sont augmentait avec la température in vitro [103]. Troisièmement, le système vasculaire de la tumeur est plus fragile que celle des tissus normaux et donc plus sujettes à la destruction par la réponse immunitaire. Une infection causant une nécrose hémorragique pourrait déclencher l'effondrement fébrile du système vasculaire tumoral [104,105]. Un effet intéressant est l'affinité de certains streptocoques pour la liaison au fibrinogène et de la fibrine peut expliquer la «homing» des enzymes bactérienne aux tumeurs dont ces  protéines sont très abondants [106]. Le mécanisme par lequel l'infection guérit le cancer a été sous enquête. Il a été suggéré par Zacharski et

Sukhatme [96] que la régression de la tumeur observée par Coley et d'autres est due à l'activation du plasminogène. Par exemple, lorsque le facteur d'étalement streptococcique connu comme la streptokinase (SK) se combine avec plasminogène libérant  le plasmine. Cette molecule  déclenche une cascade protéase qui dégrade le plasma et les protéines de la matrice extracellulaire. Ces mécanismes de dégradation sont toxiques pour les les cellules tumorales, perturbent la matrice extracellulaire de la tumeur, modifie la croissance tumorale et inhibe la métastase [96]. L'idée que activateurs du plasminogène comme SK pourraient entraîner dans les rémissions rapporté par Coley est séduisante car ils semblent épargner les cellules saines tout en attaquant les tumeurs. Zacharski et al. [107] ont émis l'hypothèse que les enzymes puissants produite par l'activation du plasminogène peuvent avoir un effet direct  sur les cellules cancéreuses. Il était plus probable qu'ils ont perturbé le de la matrice extracellulaire des cellules tumorales.

Les enquêteurs signalent que les options de meilleur traitement traditionnel pour certains types de tumeurs comme les sarcomes des tissus mous, le cancer du sein et le mélanome n’avez pas amélioré considérablement le pronostic des patients depuis le travail de  Coley [96,108,109]. Actuellement, les modificateurs de la réponse biologique ont dépassé l’immunothérapie non spécifique de l'époque de Coley et jeté les bases pour les approches d’aujourd'hui. Zacharski et Sukhatme [96] suggèrent que le succès rapide des toxines de Coley mène à des thérapies qui engagent le système immunitaire de l'hôte contre une personne de tumeur offrant un nouvel espoir pour les patients atteints de cancer.

La thérapie de tumeur par vaccin autologue de cellules est un exemple de cette nouvelle approche pour le traitement du cancer. Ces vaccins diffèrent nettement de la thérapie conventionnelle de médicament cytotoxique qui affecte les cellules normales et tumorales. Des vaccins tumoraux stimulent la réponse immunitaire à médiation cellulaire d'une personne en ciblant des antigènes tumoraux du patient. Bien que l'efficacité de la chimiothérapie standard se rapporte à la dose du médicament, l’efficacité d'un vaccin contre la tumeur est plus complexe, impliquant les interactions hôte-vaccins [110]. Ceux-ci comprennent:

 (1) une immunogénicité du vaccin en ce qui concerne les antigènes associés aux tumeurs par opposition à l'auto;

 (2) la réponse immunitaire de l'hôte en termes de mécanismes de reconnaissance et immunitaires effectrices;

 (3) le développement de la cellule hôte systémique médiée l'immunité, y compris la mémoire immunologique à long terme, (3-5 ans).

Par conséquent, l'activité du vaccin n’est pas déterminée par immunogénicité seul, mais par sa capacité à induire la réponse anti-tumeur hôte [110].

Bacille de Calmette-Guérin et vaccin de cellules tumorales autologues  contre le cancer du côlon

Certains antigènes tumoraux sont toutefois normalement des immunogènes faibles. Par conséquent, l'utilisation d'adjuvants et l’injection par voie intradermique ont, dans certains cas, produit un vaccin antigénique optimale. Ces vaccins adjuvants ont induit la reconnaissance effective de l'hôte associé à des antigènes de tumeur et l'amélioration de la survie des patients. par exemple, des preuves préliminaires par Hoover et al [111] a suggéré que l'immunothérapie spécifique active (ASI) du cancer du côlon avaient une l'amélioration de l'intervalle et de la survie sans récidive. L’ASI suppose qu'il ya des antigènes tumoraux distincts pour un individu des cellules cancéreuses qui sont soit absents, soit en concentration inférieure par rapport aux  cellules normales. Le vaccin a tenté de stimuler les défenses immunitaires de l'hôte contre associé aux antigènes de tumeur en renforçant l'immunogénicité propres des cellules tumorales du patient avec un immunomodulateur adjuvant, tel que le bacille de Calmette Guérin (BCG).

Dans une étude réalisée par Hoover et al. [111] 80 sujets porteurs de le cancer de colon (47) ou rectum (33) ont été inscrits dans une prospective d’essai clinique randomisé contrôlé par immunothérapie spécifique actif (ASI). Un vaccin de cellules tumorales autologues

Guérin (BCG) a été utilisé pour Calmette pour déterminer si ASI pourrait améliorer le statut indemne de la maladie et la survie. Les sujets éligibles avaient des cancers du côlon ou du rectum traversant la paroi de l'intestin avec nœuds lymphatique positif fournissant des cellules appropriées de la tumeur primaire.

Une ablation chirurgicale large de toutes les tumeurs a été réalisée avec marges claires avec l'élimination des ganglions lymphatiques impliqués. Les sujets de cancer du côlon et de cancer du rectum étaient dans des études séparées mais parallèles et randomisés dans les groupes traités par résection seul ou résection avec ASI. 3-4 semaines après la chirurgie, les deux contrôles et les sujets de traitement ont été testés pour la compétence et la sensibilité immunitaire à la protéine purifiée dérivé (PPD) de la tuberculine. Les vaccins ont été commencés par le traitement avec l’ASI pour le groupe de 4-5 semaines après la chirurgie afin de  permettre de manière adéquate la reconstitution immunitaire de la chirurgie et de l'anesthésie.  24 sujets de côlon et 17 sujets du rectum ont composé le groupe de traitement. Avec un suivi  de 93 mois, il y avait une amélioration significative de la survie (à deux faces P = 0,02; rapport de risques, 3,97) et sans maladie de survie

(P recto-verso = 0,039; rapport de risques, 2,67) pour tous patients atteints de cancer du côlon qui ont reçu ASI. Avec une médiane de suivi de 58 mois, aucune prestation n'a été observée chez les patients avec le cancer du rectum qui ont reçu ASI. Les auteurs ont conclu que l'étude a suggéré que l'ASI peut être bénéfique pour les patients atteints de cancer du côlon.

En 2005, Uyl-de Groot et al. [110] ont mené une étude multicentrique, de phase III d'essai clinique randomisé avec la Phase II et III pour des patients atteints de cancer du côlon à l'aide de l'ASI. Les cellules tumorales autologues ont été utilisées avec l’adjuvant immunomodulatrice dans un vaccin avec de bacille de Calmette-Guérin (BCG) (OncoVAX®). Les patients ont été randomisés pour recevoir soit OncoVAX® ou aucun traitement après la résection chirurgicale de la tumeur primaire. Le vaccin a été traité pendant les 48 h après la chirurgie afin d'avoir des cellules tumorales autologues viable et métaboliquement active. L’Analyse des avantages pronostique avec  5,8 années de suivi médiane, ont montré que les effets bénéfiques de OncoVAX® étaient statistiquement significatives à tous les critères d'évaluation, y compris l’intervalle sans récidive, la survie globale et sans récidive survie dans la phase II pour les patients atteints de cancer du côlon. La chirurgie seule guérit 65% de la phase II des patients atteints de cancer du côlon. Pour les patients restants, OncoVAX® mise dans un adjuvant  prolonge significativement l'intervalle sans récidive et améliore de manière significative la survie globale à 5 ans et sans récidive survie. Malheureusement, il n’y a pas des avantages statistiquement significatifs obtenus pour les patients de stade III [110].

Vaccination par le bacille de Calmette et Guérin contre le cancer du poumon

Grant et al [39] a émis l'hypothèse que la chimiothérapie optimale avec ou sans rayonnement suivie par immunisation active pourrait éliminer la maladie résiduelle microscopique et prolonge la survie. L'immunisation avec GD3, un ganglioside exprimé sur la surface de la plupart des cancers du poumon à petites cellules (SCLC) n'a pas suscité une forte réponse immunitaire. Donc BEC2, une grosse protéine antigénique qui imite GD3, a été jugé pour être un bon candidat immunogène. Cette approche a fait ses preuves dans l'extension de la vie des patients atteints de mélanome [112].

Chapman et al. [113] ont mené une étude de phase II comparant 5 niveaux de dose de BEC2. La population étudiée était composée de 15 patients atteints de cancer du poumon à petites cellules (SCLC). Tous les sujets avaient terminé la thérapie standard et avait atteint une réponse partielle ou complète. Les patients ont reçu une série de cinq vaccinations intradermiques constitués de 2,5 mg de BEC2 ainsi BCG sur une période de 10 semaines. Le sang a été recueilli pour l'analyse sérologique, et le résultat a été surveillé. Tous les patients ont développé des anticorps anti-BEC2, malgré qu’ils ont reçu une chimiothérapie avec ou sans irradiation thoracique. Les anticorps anti-GD3 ont été détectés chez cinq patients, y compris ceux avec la plus longue sans récidive survie. La survie pour les patients avec maladie à un stade vaste était de 10,6 mois. Chez les patients souffrant d’une maladie à un stade limité une survie n’avait pas été atteint avec un suivi de 47 mois et plus avec  seul de  sept patients de ce groupe a rechuté. Les auteurs ont rapporté que la vaccination des patients CPPC en utilisant BEC2 ainsi BCG après un traitement standard pourrait induire des anticorps anti-GD3. La survie et la survie sans rechute dans ce groupe de patients était sensiblement mieux que ceux observés chez les patients recevant similaires la thérapie standard.

Un essai de phase III a été menée pour évaluer BEC2 ainsi BCG comme traitement adjuvant pour limiter le carcinome pulmonaire à petites cellules après l’irradiation et la chimiothérapie [114]. Un total de 515 sujets ont été assignés au hasard. Malheureusement, dans ce procès il n'y avait aucune amélioration de la survie, sans progression de survie ou la qualité de vie chez les sujets qui ont été vaccinés. Une tendance vers une survie prolongée n'a été observée dans le tiers des sujets ayant développé une réponse humorale (p = 0,085), en revanche. L'efficacité des vaccins pour plusieurs cancers a été examinée dans une série d'enquêtes. Xiang et al. [115] ont testé des vaccins contre le mélanome humain à l'aide du mutant de S. typhi avec la souche SL7207 comme support d'ADN. La tolérance contre des auto-antigènes a été cassée par la fusion avec l'ubiquitine génétiquement dérivés  du CMH. Une autre approche couplée spécifique de la tumeur des anticorps anti-IL-2 fonctionnel a été utilisé. Cette combinaison de plus de la vaccination par voie orale avec de tumeurs codées par le plasmide antigènes considérablement amélioré la protection contre le carcinome du côlon [116], le cancer du poumon [117] et mélanome [118]. Cependant, les cellules cancéreuses instables sont prévues d’un défi. Ce fut vaincu en ciblant la prolifération des cellules endotheliales de la tumeur vascularisé. Cette nouvelle approche efficacement inhibé l'angiogenèse [119].

Helicobacter pylori et l'adénocarcinome oesophagien

Dans les pays industrialisés, l'incidence de H pylori a été en baisse constante [120]. L'incidence de l'œsophage cancer (EA), cependant, est de plus en plus [121]. De manière surprenante, il existe des preuves que ces deux tendances peuvent être liées. Plusieurs études ont déterminé que les souches de H. pylori virulente sont trouvés moins fréquemment chez les  patients atteints de l'oesophage de Barrett et EA rapport avec des commandes [122-124]. Cela a conduit à des études qui ont trouvé des associations positives entre l'incidence accrue des l'obésité, le RGO, l'oesophage de Barrett et EA [125]. Récemment, une étude cas-témoins nichée a été menée par Martel et al [126] pour évaluer l'association entre l’ infection avec H. pylori et le risque de développement d'EA. Pour 128 992 membres d'un système de soins de santé intégré qui avaient participé à un bilan de santé multiphasique (CMH) au cours de 1964 à 1969, 52 patients ont développé au cours de l’EA. Trois sujets témoins choisis au hasard de la cohorte MHC ont été appariés à chaque sujet du cancer, sur la base de l'âge, le sexe, la race, la date et le lieu de la MHC. Les données sur le tabagisme, la consommation d'alcool, l’indice de masse corporelle (IMC), et le niveau d'éducation étaient fournis. Des échantillons de sérum prélevés à la MHC étaient testé pour les anticorps IgG H. pylori et l’antigène  H. pylori  CagA associée à la  virulence de H. pylori. Les sujets atteints d'infections H. pylori étaient moins susceptibles que les sujets non infectés à développer EA [odds ratio (OR, 0,37) 95% d'intervalle de confiance (IC, 0,16 à 0,88)]. Cette association importante a été limitée à des sujets et la lutte anticancéreuses sujets <50 ans (OR, 0.20) (IC 95%, 0,06 à 0,68). Chez les patients présentant des infections H. pylori pour EA de ceux qui ont été testés positifs pour les anticorps IgG anti la protéine CagA était similaire à celle de ceux qui ont été testés négative pour elle. L’IMC>25 et Le tabagisme, cependant, étaient des facteurs de risque forts indépendants pour EA. Les auteurs ont trouvé que l'absence d'infection à H. pylori, indépendante de la cigarette et de l'IMC, a été associée avec une augmentation du risque de développement d'EA [126]. Une étude épidémiologique en Suède a cherché à déterminer si l'IMC a été associée à des tumeurs malignes de l'œsophage par rapport à l'adénocarcinome gastrique et le contrôle.  Une étude cas-témoins basée sur la population à l'échelle nationale était élaboré par Lagergren et al [127], entre 1995 et 1997sur  un total de 189 patients atteints d'un adénocarcinome de l'œsophage et 262 patients atteints d'un adénocarcinome du cardia gastrique. Ces patients ont été comparés à 167 des patients atteints d'accident carcinome à cellules squameuses de l'œsophage et 820 témoins sains.

Les odds ratios ont été déterminés à partir de l'IMC et le statut de cas témoins du cancer avec un  ratios estimant le risque relatif pour la deux adénocarcinomes étudiés. Des calculs multivariée était mis en place en utilisant la régression logistique avec réglage pour les potentiels facteurs de confusion. L'odds ratio ajusté était de 7,6 (IC à 95%, de 3,8 à 15,2) chez les personnes dans le plus haut quartile d’IMC par rapport aux personnes dans le bas. Les personnes obèses (personnes ayant un IMC> 30 kg / m2) avaient un odds ratio de 16,2 (IC, 6,3 à 41,4) en comparaison avec les personnes les plus maigres (personnes ayant un IMC <22 kg / m2). Le rapport de cotes pour patients atteints d'adénocarcinome du cardia était de 2,3 (IC, 1,5 à 3.6) dans ceux du quartile supérieur par rapport à l'IMC ceux dans le quartile le plus bas de l'IMC et de 4,3 (IC, 02/01 au 08/07) chez les personnes obèses. Même si une forte dose-dépendante, la relation existait entre l'IMC et l'adénocarcinome oesophagien. La carcinome à cellules squameuses de l'œsophage n’était pas associée à l'IMC. Une augmentation modeste mais significative de l'acidité intragastrique a également été observée après la guérison de l’infection avec H pylori pour lequel les auteurs ont postulé la possibilité de  contribution dans la maladie de reflux gastro-oesophagien (RGO) .Le incidence de EA a augmenté rapidement au cours de la dernière 30 années. Au cours de cette période, la prévalence de Helicobacter pylori a diminué. La tendance d'augmenter l'adénocarcinome oesophagien peut être liée causalement à l'augmentation de RGO qui peuvent être liés à une population de plus en plus obèses.Il ne semble pas y avoir aucun mécanisme biologique plausible d'association entre H. pylori, l'obésité et RGO jusqu'à les études de la ghréline.

La ghréline a été la première hormone circulante démontré pour stimuler la prise alimentaire chez l'homme. Ce peptide est produit dans l'estomac et régule l'appétit, la prise de nourriture, et la composition corporelle. Les effets de la ghréline ont été examinés sur H pylori dans les sujets asymptomatiques positifs par plusieurs enquêteurs [128-130]. Les auteurs ont conclu que endogène ghréline était un nouveau régulateur potentiellement important

des systèmes complexes contrôle de la prise alimentaire et la masse corporelle. L’évidence s’accumule que la ghréline pourrait expliquer le rapport rareté de H. pylori chez les patients atteints de l'oesophage de Barrett et l’EA. Les résultats de ces études et d'autres met l’appui sur l'idée que H. pylori peut avoir un effet «protecteur» contre EA [122124]. Des études ont montré que le durcissement de l’infection de H pylori augmenté la ghréline plasmatique pour les  sujets asymptomatiques de bonne santé qui peuvent conduire à une augmentation de l'appétit, de gain de poids et l'obésité  pour les populations occidentales où la prévalence de H pylori est faible. Ces données confirment l'idée que la diminution de l'incidence de l'infection à H. pylori peut conduire à une augmentation des niveaux de ghréline plasmatique et que cette hormone semble être un facteur de l'obésité croissante qui augmente le risque de RGO qui est positivement associée au risque de Barrett accru de l'œsophage et de l'adénocarcinome oesophagien. Il apparaît que l'absence de l'infection de H. pylori peut être l'un des facteurs qui mène à l’augmentation de l'incidence en vigueur de l’EA observé dans les populations occidentales.

Les implications pour le traitement des personnes atteintes de l’infection H. pylori ont été adressées par Nakajima et Hattori [131]. Ils revue systématique de la littérature et des estimations de l'incidence annuelle attendue de l'œsophage ou cancer gastrique avec et sans éradication de l’infection de H. pylori chez les patients souffrant de gastrite atrophique chronique. L’incidence annuelle attendue de cancer de l'estomac chez les patients avec corpus atrophie avec une infection persistante était au moins 5,8 fois plus élevée que pour l'adénocarcinome oesophagien après l'éradication de l'infection à tous les âges. Même pour patients avec œsophagite de reflux accompagnant ou œsophage de Barrett, l'incidence de l'adénocarcinome gastrique avec l'infection persistante a été supérieure à celle de l'œsophage adénocarcinome après l'éradication de l'infection. Les auteurs concluent donc que si l'élimination de l'infection réduit l'incidence du cancer de l'estomac, il devrait être recommandée pour les patients avec une atrophie corpus à tous les âges indépendamment de la présence de l'oesophagite de reflux ou œsophage de Barrett , surtout dans les populations ayant une haute prévalence du cancer gastrique [131].

En résumé, augmentation de l'IMC a été liée à l'élimination d'infection à H. pylori. Comme le mécanisme de sphincter à la jonction gastro-oesophagienne est affaibli par le poids qu'il est pas surprenant que les personnes obèses ont une incidence plus élevée de reflux gastrique ou RGO [127]. RGO peut entraîner le développement de l'oesophage de Barrett, ce qui accroît le risque d'EA par 40 fois [132133]. L'étude menée par Lagergren [127] fournit la preuve que ces associations peuvent être liée en augmentant la masse corporelle a été associée à une augmentation progressive du risque de l’EA. Si l'éradication de H. pylori réduit l'incidence du cancer de l'estomac, il devrait être recommandé pour les patients atteints un corpus atrophie à tous les âges, indépendamment de la présence de reflux oesophagite ou de l'oesophage de Barrett, surtout dans les populations ayant une prévalence élevée de cancer gastrique [131].

Bactéries atténuées: transporteurs prometteurs de vaccins à ADN

Bactéries atténuées permettra d'améliorer la stimulation de l'inné système immunitaire et encore augmenter la sécurité d'un vaccin [134]. Par conséquence, ils peuvent être idéals pour la livraison des vaccins. Les études animales ont montré que les souches atténuées de S. typhimurium peuvent livrer avec succès une variété génétiquement modifie par des plasmides de vaccins à ADN pour la vaccination thérapeutique contre les tumeurs des souris [117, 118,135].

L'identification des "transporteurs" bactériennes pour les vaccins à ADN que les cellules cancéreuses cibles par la colonisation de site spécifique peuvent permettre la délivrance sélective de plasmides de vaccins dans les cellules de tumeur [136]. La colonisation de ces espèces peut être considéré comme coïncidence à des conditions favorables prévues  encore prouver par la tumeur est cliniquement utile. En fin de compte, cependant, l’innocuité et l'efficacité d’agents thérapeutiques recombinants exprimés par les plasmides doivent être effectués  à des modèles animaux appropriées.

Références disponibles dans :DL Mager 2006

MACHERKI M.E

2015

Dans le contexte des travaux de Roberts et al. Sci Transl Med. April 16, 2015

 Dans cet objet :

Les espèces des bactéries Clostridium sont remarquables pour leurs capacités à lyser des cellules tumorales en croissance dans un environnement hypoxique.

Roberts et al.

Les thérapies qui ciblent et détruisent les cancers doivent reconnaître spécifiquement les différences entre les tissus normaux et malins (1-4). Ces différences comprennent des altérations génétiques et des modifications physiopathologiques qui conduisent à des masses hétérogènes avec des zones d'hypoxie et de nécrose (4-8). Les agents anticancéreux systémiques livrés comptent sur la vascularisation des tumeurs pour la livraison. Par conséquent, sont moins efficaces dans des régions tumorales hypoxiques et peu vascularisées (4).

En outre, la radiothérapie ne parvient pas à détruire les cellules hypoxiques parce que l'oxygène est un effecteur nécessaire de la mort cellulaire induite par un rayonnement (9). Pour ces raisons clés et non résécable, les tumeurs localement avancé sont particulièrement difficiles à gérer avec des thérapies conventionnelles.

En revanche, les zones hypoxiques de tumeurs offrent un créneau idéal pour la croissance des bactéries anaérobies. En principe, ce sera une occasion pour l'éradication de tumeurs locales avancées de manière précise. Depuis les  œuvre originale de Coley dans le traitement des patients cancéreux avec Streptococcus pyogenes il ya plus de 100 ans, une variété de bactéries anaérobies ont été envisagées à cet effet (10 - 12). Ces premiers travaux n’ont pas réussi à produire un agent anticancéreux viable à cause de la mauvaise reproductibilité et toxicité inacceptable. Des travaux plus récents consistaient à utiliser des souches de Salmonella typhimurium atténuées (13, 14). Cependant, alors que la phase une des essais cliniques de S. typhimurium chez les chiens et les patients humains ont démontré que la bactérie pourrait être administré en toute sécurité et ciblé à une tumeur, une efficacité limitée a été observée (15, 16). Dans un effort pour augmenter l'efficacité avec la thérapie de S. typhimurium, des  souches génétiquement modifiées incorporant la cytosine désaminase, qui convertit 5-fluorocytosine en 5- fluorouracile sont administrés par voie systémique, développées et évaluées chez des patients (17).

L’une des bactéries particulièrement d’intérêt est Clostridium novyi (18). Elle est caractérisée par  une grande mobilité avec une sporulation extrêmement sensible à l'oxygène. Cette souche est  dérivée de type la  sauvage et appelé C novyi-NT issu par le retrait du gène qui code pour l'α-toxine (18-20). Une dose unique de spores C. novyi-NT injectée par voie intraveineuse dans des souris et lapins portant des tumeurs syngéniques transplantées conduit à la nécrose de tumeur localisée et stimule  les réponses inflammatoires et les réponses complètes (RC) dans 25 à 30% pour les animaux traités (20). Sur la base de ces données, une injection des spores de C. novyi-NT par voie intraveineuse ont été évalués dans des tumeurs canines qui se produisent spontanément (21). Cependant, à des doses acceptables de toxicité, aucun RC était observés.

L'injection intratumorale directe de spores dans les tumeurs solides peut avoir des avantages par rapport  à l’administration par voie intraveineuse. Le problème rencontré avec injection systémique est la faible proportion de spores qui sont effectivement livrés à des tumeurs (22). Ce problème est aggravé dans les animaux de grande taille et les patients humains, qui ont relativement des volumes de sang plus important par rapport à des souris. Avec l'injection intratumorale,  plus spores peuvent être déposés directement dans la tumeur cible pour surmonter ce problème. En outre, l'injection intratumorale de spores peut également avoir des avantages par rapport à d'autres formes classiques de thérapie locale comme la chirurgie et la radiothérapie. Théoriquement, la thérapie C. novyi-NT pourrait aboutir  précisément l'excision de tumeurs de cellules néoplasiques sans qu'il soit nécessaire d'exciser une marge du tissu normal. Injection intratumorale de spores C. novyi-NT pourrait également susciter une  réponse inflammatoire localisée ainsi qu'une réponse immunitaire adaptative contre les cellules tumorales (20).

 (Roberts et al.2015) ont montré que d'une souche atténuée de Clostridium novyi (C. novyi-NT) induit une réponse de précision  microscopique pour des tumeurs cérébrales chez le rat après injection orthotopique intratumorale. Il est bien connu, cependant, que les modèles expérimentaux ne font souvent pas de manière fiable pour prévoir les réponses des patients humains à des agents thérapeutiques. Ils ont donc utilisé des tumeurs canines comme un pont translationnelle pour les essais humains. Les tumeurs canines sont plus comme ceux des humains parce qu'ils se produisent chez les animaux ayant des antécédents génétiques hétérogènes accueillis d’origine, et sont dues à des mutations spontanées plutôt que d'ingénierie. Ils ont constaté que l'injection intratumorale de spores C. novyi-NT a été bien tolérée chez les chiens de compagnie portant des tumeurs solides spontanées, avec des toxicités les plus courants des symptômes attendus associée à des infections bactériennes. Des réponses objectives ont été observées dans 6 des 16 chiens (37,5%), avec trois complètes et trois réponses partielles. Sur la base de ces résultats encourageants, ils ont traité un patient humain qui avait un léiomyosarcome avancée avec une injection intratumorale de C. spores novyi-NT. Ce traitement a réduit la tumeur à l'intérieur et entourant l'os. L’ensemble, ces résultats montrent que C. novyi-NT peut justement éradiquer les tissus néoplasiques et suggèrent que d'autres essais cliniques de cet agent chez les patients sélectionnés sont garantis.

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