Bakterier, der lurer i kræftceller, kan påvirke behandlingen

Kræftceller er behagelige tilflugtssteder for bakterier. Denne konklusion stammer fra en grundig undersøgelse af over 1, 000 tumorprøver af forskellige humane kræftformer. Studiet, ledet af forskere ved Weizmann Institute of Science, fundet bakterier, der lever inde i cellerne i alle kræftformer - fra hjerne til knogle til brystkræft - og endda identificeret unikke populationer af bakterier, der bor i hver type kræft. Forskningen tyder på, at forståelse af forholdet mellem en kræftcelle og dens "mini-mikrobiom" kan hjælpe med at forudsige den potentielle effektivitet af visse behandlinger eller kan pege på, i fremtiden, til måder at manipulere disse bakterier for at forbedre virkningerne af kræftbehandlinger. Resultaterne af denne undersøgelse blev offentliggjort i Videnskab og fremhævet på omslaget.

For flere år siden, Dr. Ravid Straussman fra Weizmanns afdeling for molekylær cellebiologi opdagede bakterier, der lurede inden i humane bugspytkirtel -tumorceller. Det viste sig, at bakterierne beskytter kræftceller mod kemoterapilægemidler ved at "fordøje" og inaktivere disse lægemidler. Når andre undersøgelser også fandt bakterier i tumorceller, Dr. Straussman og hans team spekulerede på, om sådan hosting måske var reglen, frem for undtagelsen. At finde ud af, Drs. Deborah Nejman og Ilana Livyatan i Straussmans gruppe og Dr. Garold Fuks fra Weizmanns afdeling for fysik i komplekse systemer arbejdede med et globalt team af onkologer og forskere. Arbejdet blev også ledet af Dr. Noam Shental fra Mathematics and Computer Science Department ved Open University of Israel.

Teamet ville i sidste ende producere en detaljeret undersøgelse, der beskriver, i høj opløsning, bakterierne, der lever i disse kræftformer - hjerne, knogle, bryst, lunge, æggestok, bugspytkirtel, kolorektal, og hud (melanom). De opdagede, at hver eneste kræfttype indeholdt bakterier, og at forskellige kræftformer huser forskellige bakteriearter. Det var brystkræft, imidlertid, der havde den største mængde og mangfoldighed af bakterier. Forskerne demonstrerede, at der kan findes mange flere bakterier i brysttumorer end i det normale brystvæv, der omgiver tumorer, og at nogle bakterier fortrinsvis blev fundet i tumorvævet frem for i det normale væv, der omgiver det.

For at nå frem til disse resultater, holdet skulle overvinde flere udfordringer. For en, massen af ​​bakterier i en tumorprøve er relativt lille, og forskerne måtte finde måder at fokusere på disse små celler inde i cellerne. De måtte også fjerne enhver mulig ekstern forurening. Til denne ende, de brugte hundredvis af negative kontroller og skabte en række beregningsfiltre til at fjerne sporene af eventuelle bakterier, der kunne have kommet uden for tumorprøverne.

Holdet var i stand til at dyrke bakterier direkte fra humane brysttumorer, og resultaterne viste, at de bakterier, der findes i disse tumorer, er i live. Elektronmikroskopi -visualisering af bakterierne viste, at de foretrækker at nestle et bestemt sted inde i kræftcellerne:tæt på cellekernen.

Forskellige celler til forskellige bakterier

Teamet rapporterede også, at bakterier ikke kun findes i kræftceller, men i immunceller, der findes inde i tumorer. "Nogle af disse bakterier kan øge immunresponset mod kræft, mens andre kunne undertrykke det - et fund, der kan være særligt relevant for at forstå effektiviteten af ​​visse immunterapier, "siger Dr. Straussman. Faktisk, da teamet sammenlignede bakterierne fra grupper af melanomprøver, de fandt ud af, at forskellige bakterier blev beriget i de melanomtumorer, der reagerede på immunterapi sammenlignet med dem, der havde en dårlig respons.

Dr. Straussman mener, at undersøgelsen også kan begynde at forklare, hvorfor nogle bakterier kan lide kræftceller, og hvorfor hver kræft har sit eget typiske mikrobiom:forskellene kommer tilsyneladende ned på valget af faciliteter, der tilbydes i hver slags tumorcellemiljø. Det er, bakterierne kan leve af visse metabolitter, der overproduceres af eller opbevares inden for bestemte tumortyper. For eksempel, da teamet sammenlignede bakterierne i lungetumorer fra rygere med dem fra patienter, der aldrig havde røget, de fandt afvigelser. Disse forskelle stod tydeligere frem, da forskerne sammenlignede generne for de to bakteriegrupper:dem fra rygernes lungekræftceller havde mange flere gener til metabolisering af nikotin, toluen, phenol, og andre kemikalier i cigaretter.

Ud over at vise, at nogle af de mest almindelige kræftformer beskytter unikke populationer af bakterier i deres celler, forskerne mener, at de metoder, de udviklede til at identificere signaturmikrobiomer for hver kræftform, nu kan bruges til at besvare afgørende spørgsmål om de roller, disse bakterier spiller:Er bakterierne freeloaders på kræftcellens overskydende metabolitter, eller leverer de en tjeneste til cellen? På hvilket tidspunkt tager de ophold? Hvordan fremmer eller hindrer de kræftens vækst? Hvilke virkninger har de på cellens reaktion på behandling mod kræft?

Tumorer er komplekse økosystemer, der vides at indeholde, ud over kræftceller, immunceller, stromale celler, blodårer, nerver, og mange flere komponenter, alt en del af det, vi omtaler som tumormikromiljøet. Vores studier, samt undersøgelser fra andre laboratorier, klart viser, at bakterier også er en integreret del af tumormikromiljøet. Vi håber, at ved at finde ud af, hvordan de præcist passer ind i den generelle tumorøkologi, vi kan finde nye måder at behandle kræft på. "

Dr. Ravid Straussman, Weizmanns afdeling for molekylær cellebiologi

• Undersøgelse kortlægger gener, der er afgørende for metaboliske funktioner af to almindelige bakterier
• NAU-forsker samarbejder om hvælvebaseret vaccine til forebyggelse og behandling af COVID-19