Streptococcal effective molecules as promising antiсancer agents: pros and cons

Cover Image


Cite item

Full Text

Abstract

Oncological diseases remain the main cause of death and disability of the population worldwide. The most malignant types of cancer include of pancreas, liver and brain tumors. Modern methods of therapy (including chemoradiation, targeted and immune therapy) do not allow achieving the desired effectiveness in this group of patients. In this regard, new approaches to the treatment of oncological diseases are needed.

The aim of this review was to discuss the mechanisms of anticancer action of Strepococcus pyogenes and other streptococcal species, as well as to consider their cancer-stimulating effects and their limitations.

The review considers the current state of the problem of using bacterial oncotherapy involving streptococci A group (in particular, S. pyogenes). The involvement of S. pyogenes pathogenicity factors is discussed: M-protein, exotoxins: streptolysins S, O, superantigens, arginine deiminase, etc., as well as molecular mechanisms mediated by the host immune system cells. The authors' own data show that S. pyogenes exhibits selective M-protein-mediated cytolytic activity against C6 glioma and pancreatic adenocarcinoma (Panc) tumor cells and no activity against normal fibroblasts. The data on preclinical and clinical application of the streptococcal-based medicine OK-432 for the therapy of oncological diseases are briefly summarized. Tumor-associated properties of streptococci (induction of cytokine storm, proliferation, migration and angiogenesis of vascular epithelial cells, formation of neutrophil extracellular traps in the tumor microenvironment) caused by their interaction with immune cells of the tumor-bearing organism are also discussed.

Conclusion. The research data presented in this review convincingly demonstrate that S. pyogenes, with the participation of pathogenicity factors, can directly exert an antitumor effect on cancer cells. However, it should be noted the streptococcal vaccine should be used with caution, taking into account the individual characteristics of the patient's immune system, since S. pyogenes can also have effects of the opposite nature, requiring further research.

Full Text

Введение

Онкологические заболевания являются одной из основных причин инвалидности и смертности населения во всём мире, уступая лишь сердечно-сосудистой патологии [1]. По данным Всемирной организации здравоохранения и Международного агентства по изучению рака (Globocan), в мире в 2022 г. зарегистрировано 19 976 499 новых случаев заболеваний раком, из которых 9 743 832 закончились летальным исходом (48,8%)1. К 2045 г. заболеваемость и смертность от рака увеличатся на 55% и достигнут 31,0 и 16,7 млн случаев соответственно.

Научные достижения последнего времени в биологии, медицине и онкологии ознаменовались открытием раковых стволовых клеток, горизонтальным переносом генетической информации (мобильные генетические элементы), появлением новых генетических методов диагностики: полногеномного и полноэкзомного секвенирования. Эти и другие достижения способствовали изменению парадигмы лечения с когортной на индивидуальную, что привело к появлению новых научных направлений: таргетной и иммунотерапии, которые вселили надежду на излечение многих типов рака [2, 3].

С другой стороны, все эти успехи в онкологии вызвали новые проблемы, связанные с установлением молекулярно-клеточной гетерогенности опухолей, развитием множественной лекарственной устойчивости раковых клеток к проводимой терапии, её высокой токсичности для нормальных тканей, клеток и участием в прогрессии рака клеток опухолевого микроокружения [4, 5]. Указанные препятствия потребовали переосмысления существующих методов лечения и поиска новых терапевтических подходов для онкологических заболеваний.

Использование живых бактерий, селективно колонизирующих опухоль, представляет собой перспективное направление для терапии рака, которое позволяет преодолеть многие проблемы [6]. В отличие от большинства терапевтических средств, бактерии обладают многочисленными механизмами, направленными на ингибирование роста опухолей. Микроорганизмы селективно колонизируют опухоли и размножаются внутри них, где они инициируют противоопухолевые иммунные реакции, что, в итоге, увеличивает продолжительность жизни после системной инфекции в опухолевых моделях у животных [7]. Например, атенуированный более чем в 10 000 раз штамм Salmonella typhimurium VNP20009 в сравнении со штаммом дикого типа имеет соотношение колонизации опухоль : печень > 1000 : 1 и проявляет в титрах 1 × 104–3 × 106 cfu/мышь) сильное ингибирующее действие (57–95%) на рост Lox, DLD-1, A549, WiDr, HTB177, MDA-MB-231 и B16F10 опухолей человека и развитие лёгочных метастазов в опухолевых моделях у мышей [8, 9]. Кроме того, такие бактерии можно дополнительно запрограммировать с помощью простых или сложных генетических и биоинженерных методов для синтеза и опухольселективной доставки противоопухолевых препаратов [10]. К примеру, использование бактерий в качестве транспортных векторов может увеличить слабое проникновение в опухоль и активность химиопрепаратов, одновременно снижая их системную токсичность для организма. Бактерии можно использовать для целенаправленной «доставки» к опухолям химиопрепаратов, цитокинов, иммуномодуляторов, ферментов, пролекарств или малых интерферирующих РНК [6]. Кроме того, сами бактерии могут синтезировать противоопухолевые ферменты, например L-аспарагиназу или метионин-гамма-лиазу [11, 12].

Подвижность является важным свойством и позволяет бактериям проникать глубже в опухолевую ткань. В отличие от пассивного распределения и ограниченного проникновения химиопрепаратов, бактерии являются сложными живыми организмами, которые могут получать энергию из окружающей среды и преобразовывать её в кинетическую энергию движения, что позволяет им самостоятельно передвигаться вглубь новообразования [13]. Микроорганизмы способны влиять на микроокружение опухоли и продуцировать собственные онколитические метаболиты (пептиды, бактериоцины), что делает эти микробы привлекательным подходом для терапии рака [14]. Лечение с помощью живых бактерий может применяться как в качестве монотерапии, так и в сочетании с другими онкологическими методами. К онколитическим бактериям относятся Bifdobacteria, Clostridium, Listeria monocytogenes, Salmonella typhimurium, Streptococcus bovis и S. pyogenes (рис. 1) [14].

 

Рис. 1. Электронная микрофотография S. pyogenes. Источник: Streptococcus pyogenes. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Streptococcus_pyogenes

 

Поскольку S. pyogenes являются группой микроорганизмов, служащей причиной развития у человека частой патогенной формы стрептококковой инфекции группы А и одним из объектов, изучаемых в отделе молекулярной микробиологии Института экспериментальной медицины, эти бактерии и были выбраны в качестве ключевого объекта для обсуждения в данном обзоре его противоопухолевых свойств.

Целью обзора явилось обсуждение механизмов противоопухолевого действия S. pyogenes и других видов стрептококков, а также рассмотрение их опухоль-стимулирующих эффектов и существующих при этом ограничений.

Противоопухолевые механизмы Streptococcus pyogenes

С 1891 г., когда доктор W. Coley впервые использовал вакцину на основе живых S. pyogenes и Serratia marcescens для лечения 10 пациентов с терминальной остеосаркомой и предположил связь между развитием лихорадки и уменьшением размеров опухоли [15], было изучено и отобрано несколько бактериальных штаммов для тестирования на пациентах. Для того чтобы понять патогенетические механизмы воздействия S. pyogenes на опухолевые клетки, необходимо рассмотреть ассоциированные факторы патогенности этих микроорганизмов.

Факторы патогенности

Для S. pyogenes обнаружено более 40 факторов патогенности [16]. Все они могут быть разделены на связанные с микробной клеткой и внеклеточные.

Клетка стрептококка окружена клеточной стенкой, образованной полимером пептидогликаном, состоящим из N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты и ковалентно связанными с ними тейхоевыми и липотейхоевой кислотами [17]. С клеточной стенкой соединены белковые и полисахаридные компоненты (рис. 2) [18].

 

Рис. 2. Структура клетки стрептококка и основных биологически активных продуктов S. pyogenes [19].

 

К полисахаридам клеточной стенки относятся также карбоксигидратные антигены, образованные группоспецифическим полисахаридом-А, различия структуры которого положены в основу классификации стрептококков [20]. Среди белков клеточной стенки основным фактором патогенности является М (Emm) белок, который обеспечивает устойчивость S. pyogenes к фагоцитозу и размножение в крови [21].

Авторами статьи показано, что как дикий GUR, так и мутантный по М-белку GURSA1 штаммы (106 CU/мл) оказывали in vitro цитотоксический эффект на клетки глиомы С6 с использованием системы xCELLigence (рис. 3) [22, 23].

 

Рис. 3. Влияние штаммов GUR, GURSA1 S. pyogenes на клетки C6 в реальном времени по данным xCELLigence [24].

 

Данные рис. 3 показывают, что штаммы стрептококков GUR, GURSA1 продемонстрировали быстрое и сильное онколитическое действие в отношении клеток глиомы С6. Штаммы GUR и GURSA1 S. pyogenes оказывали самые медленные цитотоксические эффекты на клетках глиомы C6 с самыми высокими показателями ингибирования клеток — 81,8 и 79,3% через 4 и 6 ч соответственно. Более того, цитотоксический эффект штаммов GUR и GURSA1 S. pyogenes немного увеличивался с течением времени, достигая показателей ингибирования роста 85,0 и 81,5% соответственно через 8 ч [22]. Аналогичные результаты были получены при тестировании штаммов GUR и GURSA1 S. pyogenes в реальном времени на клетках аденокарциномы поджелудочной железы (Panc) мыши (рис. 4) [23].

 

Рис. 4. Влияние штаммов GUR, GURSA1 S. pyogenes на клетки Panc в реальном времени, по данным xCELLigence [23].

 

Результаты, представленные на рис. 3, 4, показывают, что оба штамма ингибировали рост клеток глиомы С6 и Panc, причём действие штамма GURSA1 было несколько слабее, чем GUR, что подтверждает наличие цитотоксического эффекта, обусловленного наличием М-белка как фактора патогенности. Вместе с тем оба штамма не оказывали цитотоксических эффектов на клетки нормальных фибробластов в режиме реального времени (рис. 5) [23].

 

Рис. 5. Воздействие штаммов GUR, GURSA1 S. pyogenes на нормальные клетки фибробластов в реальном времени, по данным xCELLigence [23].

 

S. pyogenes синтезируют не один М-белок, а существуют по крайней мере до 4 групп М-белков: FG I (Mrp); FG II, M-белок и H-белок; FG III (Enn); и FG IV (M-белок). Белки M и Enn образуют 2 группы с 9 подгруппами, а белки Mrp — 4 группы с 10 подгруппами (рис. 6) [24].

 

Рис. 6. Генетический сетевой анализ SplitsTree, включающий 537 генетических последовательностей с выделением кластеров M-белков [24].
а — М-белок; б — Mrp (221 последовательность); в — Enn белок (262 последовательности). Чёрные пунктирные эллипсы обозначают две группы M-белков, зеленые пунктирные эллипсы — химерные M-белки, а цветные эллипсы обозначают подгруппы M-белков.

 

Известно, что М-белки состоят из α-спиральных фибрилл диаметром 50–60 нм, расположенных на клеточной стенке бактерий. Эти протеины имеют суперспирализованную структуру и могут формировать димеры с разной длиной полипептидной цепи (рис. 7) [25].

 

Рис. 7. Три M-белка (M5, M80 и M77) [25].
Длина белка M и размер повторяющихся и неповторяющихся доменов показаны в масштабе. Структуры A–C emm-типов представляют самые длинные M-белки с гипервариабельным доменом из 230 остатков. Белки D и E обладают гипервариабельным доменом из 150 и 100 остатков соответственно. Повторы «A» отсутствуют в подавляющем большинстве M-белков, имеющих D и E структуры. Повторы «B» присутствуют в большинстве A–C и D emm-типов, но отсутствуют в E-М-содержащих М-белках.

 

М-белки, как факторы патогенности, способствуют устойчивости S. pyogenes к фагоцитозу макрофагами и воздействию антител организма-хозяина [26]. М-белки могут связывать протеины плазмы крови: иммуноглобулины G и A (Fc-фрагменты), фибриноген, фибронектин, альбумин, плазминоген, C4b-связывающий белок (C4BP), фактор-Н и белки комплемента [19]. Взаимодействие М-белка с факторами плазмы влияет на адгезивные и инвазивные свойства S. pyogenes, а также через изменение коагуляционной способности крови опосредовано — на жизнеспособность раковых клеток. Это подтверждается тем, что состояние гиперкоагуляции крови, как компонента опухолевого микроокружения, способствует прогрессии опухолей [27].

Остальные факторы патогенности S. pyogenes изучены в меньшей степени. К ним относятся: экзотоксины стрептолизины S, О, суперантигены, сериновая и цистеиновая протеиназы, стрептокиназа, аргининдеиминаза, эндо-β-N-ацетилглюкозаминидаза, никотинамиддинуклеотидаза и др. [19]. Например, аргининдезаминаза (ADI) состоит из 2 доменов, первый из которых образован 5 участками ββαβ, повторяющимися вокруг псевдо-5-кратной оси, содержащей активный центр. Второй домен представляет 4-доменную спиральную цепь (рис. 8).

 

Рис. 8. Структура ADI S. pyogenes (а); кристаллическая структура из различных участков, обозначенных разными цветами (б); остатки активного центра ADI (в) и топологическая схема ADI (г) [28].

 

ADI впервые была выделена из штамма Su (3 мкг/мл), способного подавлять рост трансформированных клеток фибробластов BALB/3T3 [29]. ADI локализуется в клеточной стенке S. pyogenes, тогда как у S. suis этот же фермент присутствует в мембранной фракции клеток. Её активность связана со способностью превращать аргинин в аммиак и цитруллин [30]. С другой стороны, утилизация аргинина усиливает пролиферацию и рост некоторых типов опухолей, например, меланомы, гепатоцеллюлярной карциномы и рака предстательной железы. Дефицит аргинина индуцирует остановку цикла в G1-фазе раковых клеток, активацию в них генов mTOR- и GCN2-киназы, которые запускают аутофагию и апоптоз [31, 32]. T. Fiedler и соавт. изучили эффективность терапии ADI (3,5–350,0 мЕД/мл) и её комбинаций с цитостатическими препаратами: хлорохином (5 и 20 мкМ), субероиланилидом гидроксамовой кислоты (SAHA; 0,25 и 0,5 мкМ) или паломидом 529 (двойной ингибитор TORC1/TORC2; 7,5 мкМ) для ингибирования роста 12 линий клеток глиобластомы (ГБМ) in vitro и in vivo на самцах NMRI Foxn1nu мышей массой 20–25 г [33]. Применение ADI ингибировало рост ГБМ в 50% протестированных линий (рис. 9).

 

Рис. 9. Окрашивание кристаллическим фиолетовым клеток ГБМ после 72 ч инкубации с ADI (а) и кривая роста опухоли (б).
Объёмы опухолей даны как x-кратное увеличение по сравнению с 0 днем [33].

 

На клеточных линиях, для которых ADI снижала пролиферацию клеток, были протестированы её комбинации с химиопрепаратами. На клетках HROG02, HROG05 и HROG10 66% ГБМ наблюдались синергические эффекты с ингибированием роста до 70% при использовании комбинации ADI с Palomid 529. Аналогичные противоопухолевые эффекты (гибель клеток на 60%) были установлены после добавления хлорохина к ADI. Причиной противоопухолевых эффектов ADI было эпигенетическое подавление генов пути синтеза аргинина (аргининосукцинатсинтетазы ASS1 и аргининосукцинатлиазы ASL). На модели in vivo ADI (250 ЕД/кг массы) и его комбинация с SAHA (25 мг/кг массы) ингибировали на 70% размеры опухоли гетеротрансплантата HROG05 по сравнению с контролем (рис. 9, б) [32].

 

Рис. 10. Воздействие ADI индуцирует аутофагию и старение в клетках ГБМ [34].
Окрашивание акридином оранжевым (оранжевый) и кальцеином AM (зелёный). Анализ проведён на лазерном сканирующем микроскопе «Zeiss» с использованием 20-кратных объективов.

 

C. Maletzki и соавт. обнаружили, что ADI (35 мЕД/мл) индуцировала экспрессию генов белков теплового шока и метаболизма аргинина (ASS1, ASL, ArgI, CPSI, OTC) в клетках HROG02, HROG05, HROG52, HROG63 ГБМ пациентов (рис. 10) [34]. Как в предыдущей работе, применение ADI стимулировало аутофагию и старение опухолевых клеток. Комбинации ADI с куркумином, ресвератролом, хинакрином и сорафенибом в течение 3 сут усиливали цитотоксичность фермента за счёт активации аутофагии.

 

Рис. 11. Молекулярная структура SLО [35].

 

К другим факторам патогенности S. pyogenes относятся холестеринзависимые цитолизины и стрептолизин О (SLO). S.C. Feil и соавт. определили трёхмерную структуру этого фермента (рис. 11) [35]. Молекула SLО состоит из 571 аминокислоты и образует 4 домена, имеющие β-складчатую структуру. Первый N-концевой домен (70 аминокислот) отщепляется в результате протеолиза стрептококковыми протеазами после секреции. Помимо доменов, SLO содержит 2 трансмембранные области TMH1 (остатки 259–288) и TMH2 (остатки 359–386), имеющие α-спиральную структуру. SLO также включает 11-аминокислотную последовательность ECTGLAWEWWR, богатую остатками триптофана, которая способствует встраиванию молекулы в мембраны клеток [35]. В результате олиго- и полимеризации SLO формируют крупные поры в клеточных мембранах. Эти механизмы приводят к структурному повреждению, сильному истощению АТФ и гибели клеток по типу некроза. Следовательно, данный механизм действия SLO можно использовать для цитолиза опухолевых клеток. В этой связи C. Gruber и соавт. с помощью транссплайсинга РНК разработали 3'-пре-транс-сплайсинговые молекулы (PTM), содержащие встроенный ген SLO в целевом гене матриксной металлопротеиназы-9 (MMP9) в клетках высокоагрессивной плоскоклеточной карциномы [38]. Данная технология позволила заменить опухоль-специфичный транскрипт на кодирующий пептид/токсин, что привело к гибели клеток. Для визуализации транскрипта использовалась флуоресцентная метка (рис. 12).

 

Рис. 12. Диаграмма флуоресцентной транссплайсинговой тестовой системы [36].
PTM — сконструированная мРНК, связанная через антисмысловой BD домен с интроном 1 гена MMP; BP — точка ветвления; PPT — полипиримидиновая последовательность.

 

Транссплайсинг между 50-м и 30-м нуклеотидами генов ММР9 и PTM привёл к образованию мРНК, кодирующей полноразмерный GFP-белок, содержащий DsRed-метку. Трансфекция раковых клеток плоскоклеточной карциномы и эмбриональных почек человека HEK293 с помощью SLO-PTM индуцировала в них гибель за счёт экспрессии SLO (рис. 13). Таким образом, использование SLO является новым подходом в бактериальной терапии злокачественных опухолей человека [35].

 

Рис. 13. Флуоресцентная микроскопия трансфецированных клеток HEK293 [36]. 
Контроль трансфецирован конструкцией, содержащей метку DsRed и полноразмерный кДНК GFP. Клетки, экспрессирующие GFP, указывают на транс-сплайсинг целевого гена и PTM, содержащего один из трех BD (BD1, BD2 и BD4) доменов. Масштаб 20 мм.

 

У других видов стрептококков S. bovis, например, принадлежащих к группе D, обнаружен бактериоцин бовицин HC5, синтезируемый в рибосомах [37]. Этот катионный пептид оказывает цитолитическое действие против клеток аденокарциномы молочной железы MCF-7 и гепатоклеточной карциномы HepG2 [38].

Опосредованные механизмы противоопухолевого действия S. pyogenes

Помимо прямого цитолитического действия на опухолевые клетки, S. pyogenes в организме могут оказывать и опосредованные иммунными клетками и факторами цитостатические противоопухолевые эффекты. Проникая в организм, стрептококки воспринимаются иммунной системой как «чужеродные» и запускают воспалительную реакцию. В ходе этой реакции развивается «цитокиновый и хемокиновый шторм», обусловленный повышением уровней фактора опухоли-α (TNF-α), интерферона-γ, интерлейкинов (IL-1β, IL-6, IL-10), хемоатрактантного белка моноцитов-1, TNER1, TNER2 [40]. Помимо этих изменений, Y.H. Liu и соавт. обнаружили, что во время инфекции штаммом A20 S. pyogenes клетки мозга пациента экспрессировали на высоком уровне глиальный фибриллярный кислый белок, индуцибельную синтазу оксида азота, компоненты оксидазы никотинамидадениндинуклеотидфосфата, что стимулировало продукцию реактивных форм кислорода. В коре и гиппокампе инфицированных мышей также экспрессировалась миелопероксидаза, секретируемая активированными макрофагами и нейтрофилами (рис. 14) [39].

 

Рис. 14. Изменение уровней (разы) глиального фибриллярного кислого белка (а), индуцибельной синтазы оксида азота (б), миелопероксидазы (в) и MMP-9 (г) в мозге при инфекции штаммом A20 S. pyogenes у пациента [39].

 

Повышение уровней IL-10 и IL-12 в крови активирует CD18+-моноциты и CD11c–CD123+-плазмоцитоидные и CD11c+CD123–-миелоидные дендритные клетки (ДК) через сигнальный путь Toll-подобного рецептора (TLR) [40]. T.G. Loof и соавт. показали, что при стимуляции KTL3 штаммом S. pyogenes через активацию TLR4 в MyD88–-ДК в них снижалась экспрессия костимулирующих молекул CD40, CD80, CD86 и продукция воспалительных цитокинов [41, 42]. Активация рецепторов и CD54, CD70, CD83, CCR7 молекул запускает в ДК p38MAPK, ERK, JNK, PI3K/Akt/NF-κB сигнальные каскады, которые усиливают их пролиферацию и дифференцировку [43, 44]. Недавно X. Chen и соавт. установили, что TLR4 также стимулирует cGAS-STING/NF-κB-сигнальный путь, который опосредует созревание ДК и секрецию IL-6 [45]. Эти результаты показывают, что S. pyogenes через стимуляцию моноцитов, макрофагов, могут проявлять свои противоопухолевые эффекты.

Кроме того, S. pyogenes стимулируют субпопуляцию интерферон-продуцирующих ДК и естественных киллеров. Активация этих клеток усиливает процессинг, презентацию опухолевых антигенов, TNF-α-индуцирующий TRAIL- и Fas-лиганд-зависимый апоптоз [46]. В свою очередь, плазмоцитоидные миедоидные ДК активируют опухольспецифичные цитотоксические CD8+-, CD4+-T-лимфоциты и секрецию ими цитокинов [40, 47]. Согласно работе W. Li и соавт. факторы, участвующие в активации ДК при гепатоцеллюлярной карциноме, представлены на рис. 15.

 

Рис. 15. Механизмы активации стрептококками ДК, нацеленных на ингибирование роста гепатоцеллюлярной карциномы [47].

 

Ключевой фактор патогенности — кислый гликопротеин стрептококков (SAGP) связывается со IAP-сопряжённым рецептором, что активирует протеинтирозинфосфатазу, которая дефосфорилирует эпидермальный фактор роста и блокируют p42/44MAPK-сигнальный каскад, ингибируя тем самым пролиферацию опухолевых клеток A431 эпидермоидной карциномы [48]. S. pyogenes секретируют экзотоксины SpeB, SреA, обладающие цистеин-протеазной активностью и инактивирующие факторы воспаления IL-8, C5a, кателицидин LL-37, а также ингибируют хемотаксис нейтрофилов [26, 47, 49, 50]. ДНКазы SpnA и SdaI S. pyogenes подавляют образование внеклеточных ловушек нейтрофилов, SpeB супрессируют активность антимикробных хемокинов (рис. 16). Кроме того, SpeB способствуют образованию газдермина D, формирующего поры и индуцирующего пироптоз, а также ингибирующего IL-1β и H-кининоген, которые оказывают мощное провоспалительное действие [47]. Следовательно, секреция экзотоксинов стрептококками может ингибировать рост и развитие опухоли.

 

Рис. 16. Молекулярные и клеточные механизмы патогенеза S. pyogenes [26].

 

Цитотоксической активностью обладают не только живые стрептококки, но и полученный на их основе препарат OK-432 (пицибанил, NSC-B116209; рис. 16), введение которого (0,001–1,0 мкг/мл) вызывало активацию CD56+NК. Это приводило к замедлению роста на 7–14 сут карциномы молочной железы MADB106 на внутрибрюшинной модели у F344 крыс [51]. Применение OK-432 способствовало активации Т-хелперных лимфоцитов и лейкоцитов за счёт увеличения количества нейтрофилов [26]. В обзоре Y. Ryoma и соавт. суммируют механизмы противоопухолевой активности OK-432, показывая, что пицибацил индуцирует прямое противоопухолевое действие за счёт ингибирования синтеза РНК и остановки клеточного цикла. Также OK-432 стимулирует синтез TNF-α, перфорина и интерферона-γ, которые активируют экспрессию молекул межклеточной адгезии (ICAM-1), HLA-DR и, в итоге, апоптоз раковых клеток [52]. OK-432 стимулирует продукцию IL-8, макрофагальных факторов (G-CSF, GM-CSF), которые усиливают пролиферацию и созревание гранулоцитов, моноцитов, лимфоцитов и тромбоцитов [52]. Результаты последнего времени убедительно показывают, что коллаген-подобный белок-1 (Scl1) S. pyogenes ингибирует образование внеклеточных ловушек нейтрофилов на модели крыс с Panc02 аденокарциномой протока поджелудочной железы [53].

В этой связи интересно заметить, что стрептококки могут инфицировать опухоль, образуя на ней биоплёнки. Стрептококковая инфекция активирует иммунную систему организма, что увеличивает количество нейтрофилов и лимфоцитов в очаге инфекции [14, 54]. Таким образом, бактериальные компоненты могут усиливать взаимодействие между опухолью и иммунной системой, действуя как адъюванты, способствуя презентации опухолевых антигенов и активации иммунной системы [55].

Доклинические и клинические исследования

Результаты проведённых экспериментов in vitro и in vivo с участием S. pyogenes, установивших их противоопухолевые эффекты и механизмы, стимулировали дальнейшее проведение доклинических и клинических испытаний с участием этих микроорганизмов.

Например, недавно T. Iwai и соавт. провели доклиническое исследование по оценке эффективности внутриопухолевого введения OK-432 или её комбинации с радиочастотной абляцией на 4–5-недельных самцах Sprague-Dawley крыс (n = 145; 80–90 г) с метастатической остеосаркомой [55]. Животные были разделены на 4 группы для оценки общей выживаемости и размера опухоли: контрольная (без лечения), радиочастотная абляция, OK-432 и RFA + OK-432. Медиана выживаемости крыс в контрольной группе составила 28,4 сут (11–51 сут) и 38,4 сут (10–51 сут) в группах OK-432, 40,0 сут (12–51 сут; р = 0,14) в РЧA и 47,3 сут (15–51 сут; р = 0,084) в РЧA + OK-432 (р = 0,046) [56].

Японские учёные M.S. Oba и соавт. провели метаанализ, включающий 14 исследований с участием 796 пациентов, страдающих раком желудка III или IV стадии, после его хирургической резекции для оценки эффективности иммунохимиотерапии OK-432 по сравнению со стандартной химиотерапией. Первичной конечной точкой была общая выживаемость [57]. В группы контроля и OK-432 вошли 726 и 796 пациентов соответственно. Медиана общей выживаемости составила 42,6 мес для группы OK-432 и 32,3 мес для контрольной группы. Общее отношение рисков составило 0,88 (95% доверительный интервал (ДИ) 0,77–1,00; p = 0,050; рис. 17) [57]. Авторы делают вывод о том, что иммунохимиотерапия с использованием OK-432 может быть эффективной для пациентов с раком желудка на III или IV стадиях после хирургического вмешательства [57].

 

Рис. 17. Общая выживаемость пациентов с раком желудка, получавших иммунотерапию OK-432 [57].

 

Следует отметить, что при клиническом использовании OK-432 наблюдались такие побочные реакции лёгкой степени, как усталость, анорексия, локальное воспаление, гиперемия, боль в груди и животе. Наиболее частым симптомом была лихорадка, контролируемая с помощью жаропонижающей терапии. Редко регистрировалось внутричерепное давление. Только у нескольких пациентов были отмечены смертельные исходы в связи с развитием эмболии, острого нефрита, кровотечения и неправильно дозированных инъекций препарата [58]. Серьёзные побочные эффекты требуют выявления их причин и связи с проводимой терапией, возможно, они были обусловлены некорректной дозой или развитием индивидуальной непереносимости препарата.

Механизмы опухоль-стимулирующих эффектов S. pyogenes

В процессе изучения противоопухолевого действия S. pyogenes постепенно накапливались данные и противоположного характера. Например, D. Kong и соавт. при изучении эффектов препарата OK-432 (сапилин) у пациентов с раком молочной железы обнаружили усиление секреции цитокинов IL-1a, IL-6, факторов роста фибробластов-b, эндотелия сосудов и трансформирующего фактора роста-β1 в дренажных жидкостях. Кроме того, применение этого препарата усиливало пролиферацию, миграцию и ангиогенез эпителиальных клеток HUVEC, HFL1, фибробластов и отложение коллагена [59]. Эти результаты показывают, что S. pyogenes через активацию пролиферации, миграции и ангиогенеза эпителиальных клеток и фибробластов могут стимулировать развитие рака молочной железы. Экзотоксины SpnA, SpeB и сериновая протеаза SpyCEP S. pyogenes участвуют в деградации IL-8, IL-1β, фактора комплемента С5а, которые ингибируют миграцию (хемотаксис) нейтрофилов (рис. 18). В свою очередь, SpeB индуцирует протеолиз IgG, деградацию антимикробных пептидов, хемокинов, что способствует образованию внеклеточных ловушек нейтрофилов и развитию рака [60].

 

Рис. 18. Обобщающая схема воздействия S. pyogenes на иммунные клетки [60].

 

НАДаза S5nA подавляет фагоцитарную активность макрофагов в отношении опухолевых клеток, а также ингибирует протеолиз IgG и антитело-опосредованное уничтожение нейтрофилами (опсонофагоцитоз) раковых клеток. Пептидазы EndoS/S2, IdeS/Mac-1 и Mac-2, SpeB участвуют в гидролизе гликанов и убиквитин-связывающих белков, ингибирующих апоптоз, а М-белок (SAGP) подавляет пролиферацию Т-лимфоцитов [60]. Все эти события опосредованно стимулируют клеточный цикл, усиливают пролиферацию, миграцию опухолевых клеток, наблюдающихся преимущественно при хронической стрептококковой инфекции у онкологических пациентов.

Заключение

Вопреки устоявшимся взглядам, стрептококковая инфекция или лихорадка не всегда может быть нежелательной у онкологических пациентов и не всегда приводит к снижению резервов иммунной системы в организме онкологического пациента. Представленные в этом обзоре научные данные убедительно показывают, что S. pyogenes могут при участии факторов патогенности непосредственно оказывать противоопухолевое действие на раковые клетки. Кроме того, эти бактерии стимулируют интерлейкины, хемокины клеток иммунной системы организма-хозяина (нейтрофилы, Т-, В-лимфоциты, макрофаги, дендритные клетки), которые, в свою очередь, участвуют в противоопухолевых иммунных реакциях.

Современные методы терапии опухолевых заболеваний (химиотерапия, лучевая терапия) имеют ряд недостатков, связанных с неселективностью действия на раковые клетки, а также, в силу клеточной и молекулярно-генетической гетерогенности опухоли, развитием терапевтической резистентности, что приводит к невозможности мониторинга эффективности лечения в динамике. Все эти проблемы обусловливают высокую онкологическую заболеваемость и смертность, прогрессию онкологических заболеваний с появлением более резистентных форм опухолей с высокой скоростью метастазирования.

Таким образом, необходимо совершенствование режимов терапии онкологических заболеваний с использованием новых подходов, включающих селективное противоопухолевое действие в сочетании с минимальной токсичностью в отношении нормальных тканей организма, а также способностью преодолевать постоянные динамические молекулярно-генетические изменения неопластических клеток. Всем этим критериям соответствует использование S. pyogenes в качестве терапевтической стратегии у онкологических пациентов. Однако следует отметить, что стрептококковую вакцину следует применять с осторожностью, учитывая индивидуальные особенности иммунной системы пациента, поскольку S. pyogenes могут оказывать и эффекты противоположного характера, требующие дальнейших исследований.

 

 

***

Источник финансирования. Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Государственного задания № 075-00397-25-00.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов: Суворов А.Н. — концепция, идея статьи, написание и редактирование статьи; Цапиева А.Н. — редактирование статьи, создание и оформление рисунков; Чернов А.Н. — написание, редактирование статьи, подготовка и оформление рисунков. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства критериям Международного комитета редакторов медицинских журналов, внесли существенный вклад в проведение поисково-аналитической работы и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию до публикации.

Funding source. This research was funded by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, No. 075-00397-25-00.

Conflict of interest. The authors declare no apparent or potential conflicts of interest related to the publication of this article.

Authors’ contribution: Suvorov A.N. — concept, idea of the article, writing and editing of the article; Tsapieva A.N. — editing of the article, creation and design of drawings; Chernov A.N. — writing, editing of the article, preparation and design of drawings. Аll authors confirm that they meet the International Committee of Medical Journal Editors criteria for authorship, made a substantial contribution to the conception of the article, acquisition, analysis, interpretation of data for the article, drafting and revising the article, final approval of the version to be published.

 

1 International Agency for Research of Cancer (Globocan). URL: https://globocan.iarc.fr

×

About the authors

Alexander N. Suvorov

Institute of Experimental Medicine; Saint Petersburg State University

Email: alexander_suvorov1@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2312-5589

Dr. Sci. (Med.), Professor, Corresponding Member of the RАS, Head, A.A. Totolyan microbiology department, Head, Department of fundamental problems of medicine and medical technologies

Россия, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Anna N. Tsapieva

Institute of Experimental Medicine

Email: anna.tsapieva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7878-6339

Cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Laboratory of biomedical microecology, A.A. Totolyan microbiology department

Россия, Saint Petersburg

Alexander N. Chernov

Institute of Experimental Medicine; Saint Petersburg State Pediatric Medical University

Author for correspondence.
Email: al.chernov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2464-7370

Cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Department of general pathology and pathological physiology, A.A. Totolyan microbiology department, Assistant, Department of Biological Chemistry

Россия, Saint Petersburg; Saint Petersburg

References

  1. Global, regional, and national cancer incidence, mortality, years of life lost, years lived with disability, and disability-adjusted life-years for 32 cancer groups, 1990 to 2015 A Systematic analysis for the Global burden of disease study. Global Burden of Disease Cancer Collaboration. JAMA Oncol. 2017;3(4):524–48. DOI: https://doi.org/10.1001/jamaoncol.2016.5688
  2. Lee Y.T., Tan Y.J., Oon C.E. Molecular targeted therapy: treating cancer with specificity. Eur. J. Pharmacol. 2018;834:188–96. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2018.07.034
  3. Kennedy L.B., Salama A.K.S. A review of cancer immunotherapy toxicity. CA Cancer J. Clin. 2020;70(2):86–104. DOI: https://doi.org/10.3322/caac.21596
  4. Zhang S., Xiao X., Yi Y., et al. Tumor initiation and early tumorigenesis: molecular mechanisms and interventional targets. Sig. Transduct. Target Ther. 2024;9(1):149. DOI: https://doi.org/10.1038/s41392-024-01848-7
  5. Wang Q., Shao X., Zhang Y., et al. Role of tumor microenvironment in cancer progression and therapeutic strategy. Cancer Med. 2023;12(10):11149–65. DOI: https://doi.org/10.1002/cam4.5698
  6. Duong M.TQ., Qin Y., You SH., et al. Bacteria-cancer interactions: bacteria-based cancer therapy. Exp. Mol. Med. 2019; 51(12):1–15. DOI: https://doi.org/10.1038/s12276-019-0297-0
  7. Fan J.Y., Huang Y, Li Y., et al. Bacteria in cancer therapy: a new generation of weapons. Cancer Med. 2022;11(23):4457–68. DOI: https://doi.org/10.1002/cam4.4799
  8. Clairmont C., Lee K.C., Pike J., et al. Biodistribution and genetic stability of the novel antitumor agent VNP20009, a genetically modified strain of Salmonella typhimurium. J. Infect. Dis. 2000;181(6):1996–2002. DOI: https://doi.org/10.1086/315497
  9. Luo X., Li Z., Lin S., et al. Antitumor effect of VNP20009, an attenuated Salmonella, in murine tumor models. Oncol. Res. 2001;12(11-12):501–8. DOI: https://doi.org/10.3727/096504001108747512
  10. Allemailem K.S. Innovative approaches of engineering tumor-targeting bacteria with different therapeutic payloads to fight cancer: a smart strategy of disease management. Int. J. Nanomedicine. 2021;16:8159–84. DOI: https://doi.org/10.2147/IJN.S338272
  11. Alrumman S.A., Mostafa Y.S., Al-Izran K.A., et al. Production and anticancer activity of an L-asparaginase from Bacillus licheniformis isolated from the Red Sea, Saudi Arabia. Sci. Rep. 2019; 9(1):3756. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-40512-x
  12. Pokrovsky V.S., Anisimova N.Yu., Davydov D.Zh., et al. Methionine gamma lyase from Clostridium sporogenes increases the anticancer effect of doxorubicin in A549 cells and human cancer xenografts. Invest. New Drugs. 2019;37(2):201–9. DOI: https://doi.org/10.1007/s10637-018-0619-4
  13. Toley B.J., Forbes N.S. Motility is critical for effective distribution and accumulation of bacteria in tumor tissue. Integr. Biol. (Camb.). 2011;4(2):165–76. DOI: https://doi.org/10.1039/c2ib00091a
  14. Yarahmadi A., Zare M., Aghayari M., et al. Therapeutic bacteria and viruses to combat cancer: double-edged sword in cancer therapy: new insights for future. Cell Commun. Signal. 2024;22(1):239. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-024-01622-w
  15. Coley W. The treatment of malignant tumors by repeated inoculations of erysipelas: with a report of ten original cases. Am. J. Med. Sci. 1893;105(6):487–511.
  16. Ferretti J.J., McScan W.M., Ajdic D., et al. Complete genome sequence of an M1 strain of Streptococcus pyogenes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001;98(8):4658–63. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.071559398
  17. Nakata M., Kreikemeyer B. Genetics, structure, and function of group A streptococcal pili. Front. Microbiol. 2021;12:616508. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.616508
  18. Ward I.B. Teichoic and teichuronic acids: biosynthesis, assembly and location. Microb. Rev. 1981;45(2):211–43. DOI: https://doi.org/10.1128/mr.45.2.211-243.1981
  19. Бурова Л.А., Тотолян А.А. Основные факторы патогенности Streptococcus pyogenes. Инфекция и иммунитет. 2022;12(1):33–50. Burova L.A., Totolian A.A. Major pathogenicity factors of Streptococcus pyogenes. Russian Journal of Infection and Immunity. 2022;12(1):33–50. DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-MPF-1723, EDN: https://elibrary.ru/lwwogs
  20. Lancefield R.C. A serological differentiation of human and other groups of hemolytic streptococci. J. Exp. Med. 1933;57(4):571–95. DOI: https://doi.org/10.1084/jem.57.4.571
  21. Ferretti J.J., Stevens D.L. Fischetti V.A., eds. M protein and other surface proteins on Streptococci. In: Streptococcus pyogenes: Basic Biology to Clinical Manifestations. Oklahoma City;2016.
  22. Chernov A.N., Tsapieva A.N., Alaverdian D.A., et al. In vitro evaluation of the cytotoxic effect of Streptococcus pyogenes strains, protegrin PG-1, cathelicidin LL-37, nerve growth factor and chemotherapy on the C6 glioma cell line. Molecules. 2022;27(2):569. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27020569
  23. Tsapieva A.N., Chernov A.N., Duplik N.V., et al. Studying the oncolytic activity of Streptococcus pyogenes strains against hepatoma, glioma, and pancreatic cancer in vitro and in vivo. Microorganisms. 2025;13(1):76. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms13010076
  24. Frost H.R., Guglielmini J., Duchêne S., et al. Promiscuous evolution of Group A Streptococcal M and M-like proteins. Microbiology (Reading). 2023;169(1):001280. DOI: https://doi.org/10.1099/mic.0.001280
  25. McMillan D.J., Drèze P.A., Vu T., et al. Updated model of Group A Streptococcus M proteins based on a comprehensive worldwide study. Clin. Microbiol. Infect. 2013;19(5):E222–9. DOI: https://doi.org/10.1111/1469-0691.12134
  26. Brouwer S., Rivera-Hernandez T., Curren B.F., et al. Pathogenesis, epidemiology and control of Group A Streptococcus infection. Nat. Rev. Microbiol. 2023;21(7):431–47. DOI: https://doi.org/10.1038/s41579-023-00865-7
  27. Zhang Y., Zeng J., Bao S., et al. Cancer progression and tumor hypercoagulability: a platelet perspective. J. Thromb. Thrombolysis. 2024;57(6):959–72. DOI: https://doi.org/10.1007/s11239-024-02993-0
  28. Henningham A., Ericsson D.J., Langer K., et al. Structure-informed design of an enzymatically inactive vaccine component for Group A Streptococcus. mBio. 2013;4(4):e00509-13. DOI: https://doi.org/10.1128/mBio.00509-13
  29. Yoshida J., Takamura S., Suzuki S. Cell growth inhibitory action of SAGP, an antitumor glycoprotein from Streptococcus pyogenes (Su strain). Jpn. J. Pharmacol. 1987;5(2):143–7. DOI: https://doi.org/10.1254/jjp.45.143
  30. Старикова Э.А., Соколов А.В., Бурова Л.А. и др. Роль аргининдеиминазы пиогенного стрептококка в подавлении синтеза монооксида азота (NO) макрофагами. Инфекция и иммунитет. 2018;8(2):211–8. Starikova E.A., Sokolov A.V., Burova L.A., et al. The role of arginine deiminase from Streptococcus pyogenes in inhibition macrophages nitrogen monoxide (NO) synthesis. Russian Journal of Infection and Immunity. 2018;8(2):211–8. EDN: https://elibrary.ru/rufnrr, DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-2018-2-211-218
  31. Albaugh V.L., Pinzon-Guzman C., Barbul A. Arginine metabolism and cancer. J. Surg. Oncol. 2016;115(3):273–80. DOI: https://doi.org/10.1002/jso.24490
  32. Jewell J.L., Guan K.L. Nutrient signaling to mTOR and cell growth. Trends Biochem. Sci. 2013;38(5):233–42. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibs.2013.01.004
  33. Fiedler T., Strauss M., Hering S., et al. Arginine deprivation by arginine deiminase of Streptococcus pyogenes controls primary glioblastoma growth in vitro and in vivo. Cancer Biol. Ther. 2015;16(7):1047–55. DOI: https://doi.org/10.1080/15384047.2015.1026478
  34. Maletzki C., Rosche Y., Riess C., et al. Deciphering molecular mechanisms of arginine deiminase-based therapy — comparative response analysis in paired human primary and recurrent glioblastomas. Chem. Biol. Interact. 2017;278:179–88. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cbi.2017.10.007
  35. Feil S.C., Ascher D.B., Kuiper M.J., et al. Structural studies of Streptococcus pyogenes streptolysin O provide insights into the early steps of membrane penetration. J. Mol. Biol. 2013;426(4):785–92. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmb.2013.11.020
  36. Gruber C., Gratz I.K., Murauer E.M., et al. Spliceosome-mediated RNA trans-splicing facilitates targeted delivery of suicide genes to cancer cells. Mol. Cancer Ther. 2011;10(2):233–41. DOI: https://doi.org/10.1158/1535-7163.MCT-10-0669
  37. Paiva A.D., Irving N., Breukink E., Mantovani H.C. Interaction with lipid II induces conformational changes in bovicin HC5 structure. Antimicrob. Agents Chemother. 2012;56(9):4586–93. DOI: https://doi.org/10.1128/AAC.00295-12
  38. Rodrigues G., Silva G.G.O., Buccini D.F., et al. Bacterial proteinaceous compounds with multiple activities toward cancers and microbial infection. Front. Microbiol. 2019;10:1690. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01690
  39. Liu Y.H., Wu P.H., Kang C.C., et al. Group A Streptococcus subcutaneous infection-induced central nervous system inflammation is attenuated by blocking peripheral TNF. Front. Microbiol. 2019;10:265. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00265
  40. Veckman V., Julkunen I. Streptococcus pyogenes activates human plasmacytoid and myeloid dendritic cells. J. Leukoc. Biol. 2008;83(2):296–304. DOI: https://doi.org/10.1189/jlb.0707457
  41. Loof T.G., Goldmann O., Medina E. Immune recognition of Streptococcus pyogenes by dendritic cells. Infect. Immun. 2008; 76(6):2785–92. DOI: https://doi.org/10.1128/IAI.01680-07.
  42. Apetoh L., Ghiringhelli F., Tesniere A., et al. Toll-like receptor 4-dependent contribution of the immune system to anticancer chemotherapy and radiotherapy. Nat. Med. 2007;13(9):1050–9. DOI: https://doi.org/10.1038/nm1622
  43. Chen L., Zhou S., Qin J., et al. Combination of SLC administration and Tregs depletion is an attractive strategy for targeting hepatocellular carcinoma. Mol. Cancer. 2013;12(1):153. DOI: https://doi.org/10.1186/1476-4598-12-153
  44. Yang M., Zhang Z., Chen J., et al. Soluble fibrinogen-like protein 2 promotes the growth of hepatocellular carcinoma via attenuating dendritic cell-mediated cytotoxic T cell activity. J. Exp. Clin. Cancer Res. 2019;38(1):351. DOI: https://doi.org/10.1186/s13046-019-1326-5
  45. Chen X., Tang Q., Wang J., et al. A DNA/DMXAA/metal-organic framework activator of innate immunity for boosting anticancer immunity. Adv. Mater. 2023;35(15):e2210440. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202210440
  46. Koya T., Yanagisawa R., Higuchi Y., et al. Interferon-α-inducible dendritic cells matured with OK-432 exhibit TRAIL and Fas ligand pathway-mediated killer activity. Sci. Reports. 2017;7:42145. DOI: https://doi.org/10.1038/srep42145
  47. Li W., Chen G., Peng H., et al. Research progress on dendritic cells in hepatocellular carcinoma immune microenvironments. Biomolecules. 2024;14(9):1161. DOI: https://doi.org/10.3390/biom14091161
  48. Yoshida J., Ishibashi T., Nishio M. Growth-inhibitory effect of a streptococcal antitumor glycoprotein on human epidermoid carcinoma A431 cells: involvement of dephosphorylation of epidermal growth factor receptor. Cancer Res. 2001;61(16):6151–7.
  49. Hytönen J., Haataja S., Gerlach D., et al. The SpeB virulence factor of Streptococcus pyogenes, a multifunctional secreted and cell surface molecule with strepadhesin, laminin-binding and cysteine protease activity. Mol. Microbiol. 2001;39(2):512–9. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2001.02269.x
  50. Singh N., Baby D., Rajguru J.P., et al. Inflammation and cancer. Ann. Afr. Med. 2019;18(3):121–6. DOI: https://doi.org/10.4103/aam.aam_56_18
  51. Fukui H., Reynolds C.W. Antitumor activity of a Streptococcus pyogenes preparation (OK-432). II. Analysis of the cytotoxic lymphocytes induced by OK-432 injection into tumor-bearing F344 rats. J. Natl. Cancer Inst. 1987;79(5):1019–24.
  52. Ryoma Y., Moriya Y., Okamoto M. Biological effect of OK-432 (picibanil) and possible application to dendritic cell therapy. Anticancer Res. 2004;24(5C):3295–301.
  53. Henderson E.A., Ivey A., Choi S.J., et al. Group A streptococcal collagen-like protein 1 restricts tumor growth in murine pancreatic adenocarcinoma and inhibits cancer-promoting neutrophil extracellular traps. Front. Immunol. 2024;15:1363962. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1363962
  54. Marks L.R., Mashburn-Warren L., Federle M.J., et al. Streptococcus pyogenes biofilm growth in vitro and in vivo and its role in colonization, virulence, and genetic exchange. J. Infect. Dis. 2014;210(1):25–34. DOI: https://doi.org/10.1093/infdis/jiu058
  55. Howell L.M., Forbes N.S. Bacteria-based immune therapies for cancer treatment. Semin. Cancer Biol. 2022;86(Pt. 2):1163–78. DOI: https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2021.09.006
  56. Iwai T., Oebisu N., Hoshi M., et al. Promising abscopal effect of combination therapy with thermal tumour ablation and intratumoural OK-432 injection in the rat osteosarcoma model. Sci. Rep. 2020;10(1):9679. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-66934-6
  57. Oba M.S., Teramukai S., Ohashi Y., et al. The efficacy of adjuvant immunochemotherapy with OK-432 after curative resection of gastric cancer: an individual patient data meta-analysis of randomized controlled trials. Gastric Cancer. 2016;19(2):616–24. DOI: https://doi.org/10.1007/s10120-015-0489-9, DOI: https://doi.org/10.1097/00002371-200209000-00004
  58. Rebuffini E., Zuccarino L., Grecchi E., et al. Picibanil (OK-432) in the treatment of head and neck lymphangiomas in children. Dent. Res. J. (Isfahan). 2012;9(Suppl. 2):S192–6. DOI: https://doi.org/10.4103/1735-3327.109752
  59. Kong D., Zhang D., Cui Q., et al. Sapylin (OK-432) alters inflammation and angiogenesis in vivo and vitro. Biomed. Pharmacother. 2019;113:108706. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2019.108706
  60. Happonen L., Collin M. Immunomodulating enzymes from Streptococcus pyogenes — in pathogenesis, as biotechnological tools, and as biological drugs. Microorganisms. 2024;12:200. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms12010200

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Electron micrograph of S. pyogenes.

Download (163KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Structure of the streptococcus cell and the main biologically active products of S. pyogenes [19].

Download (165KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Effect of GUR, GURSA1 S. pyogenes strains on C6 cells in real time according to xCELLigence data [24].

Download (78KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Effect of GUR, GURSA1 S. pyogenes strains on Panc cells in real time, according to xCELLigence data [23].

Download (92KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Effect of GUR, GURSA1 S. pyogenes strains on normal fibroblast cells in real time, according to xCELLigence data [23].

Download (80KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Genetic network analysis of SplitsTree, including 537 genetic sequences with the identification of M-protein clusters [24]. a — M-protein; b — Mrp (221 sequences); c — Enn protein (262 sequences). Black dotted ellipses denote two groups of M-proteins, green dotted ellipses — chimeric M-proteins, and colored ellipses denote subgroups of M-proteins.

Download (175KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Three M proteins (M5, M80, and M77) [25]. The length of the M protein and the size of the repeat and non-repeat domains are shown to scale. The structures of emm types A–C represent the longest M proteins, with a hypervariable domain of 230 residues. The D and E proteins have a hypervariable domain of 150 and 100 residues, respectively. The "A" repeats are absent from the vast majority of M proteins with D and E structures. The "B" repeats are present in most A–C and D emm types, but are absent from the E-M-containing M proteins.

Download (193KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Structure of S. pyogenes ADI (a); crystal structure of different regions indicated by different colors (b); residues of the active center of ADI (c) and topological scheme of ADI (d) [28].

Download (226KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Crystal violet staining of GBM cells after 72 h of incubation with ADI (a) and tumor growth curve (b). Tumor volumes are given as x-fold increase compared to day 0 [33].

Download (207KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. ADI treatment induces autophagy and senescence in GBM cells [34]. Acridine orange (orange) and calcein AM (green) staining. Analysis was performed on a Zeiss laser scanning microscope using 20x objectives.

Download (299KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Molecular structure of SLO [35].

Download (125KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. Diagram of the fluorescent trans-splicing assay system [36]. PTM — engineered mRNA linked via the antisense BD domain to intron 1 of the MMP gene; BP — branch point; PPT — polypyrimidine sequence.

Download (91KB)
Indexing metadata
14. Fig. 13. Fluorescence microscopy of transfected HEK293 cells [36]. Control was transfected with a construct containing the DsRed tag and full-length GFP cDNA. Cells expressing GFP indicate trans-splicing of the target gene and a PTM containing one of the three BD (BD1, BD2, and BD4) domains. Scale bar is 20 mm.

Download (152KB)
Indexing metadata
15. Fig. 14. Changes in levels (fold) of glial fibrillary acidic protein (a), inducible nitric oxide synthase (b), myeloperoxidase (c) and MMP-9 (d) in the brain during infection with S. pyogenes strain A20 in a patient [39].

Download (79KB)
Indexing metadata
16. Fig. 15. Mechanisms of activation of DCs by streptococci aimed at inhibiting the growth of hepatocellular carcinoma [47].

Download (248KB)
Indexing metadata
17. Fig. 16. Molecular and cellular mechanisms of pathogenesis of S. pyogenes [26].

Download (510KB)
Indexing metadata
18. Fig. 17. Overall survival of patients with gastric cancer who received OK-432 immunotherapy [57].

Download (82KB)
Indexing metadata
19. Fig. 18. General scheme of the effect of S. pyogenes on immune cells [60].

Download (288KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Suvorov A.N., Tsapieva A.N., Chernov A.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-75442 от 01.04.2019 г.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies