Bakterije koje vrebaju u stanicama raka mogu utjecati na liječenje

Stanice raka udobno su utočište za bakterije. Taj zaključak proizlazi iz rigorozne studije nad 1, 000 uzoraka tumora različitih vrsta raka kod ljudi. Studija, na čelu s istraživačima s Weizmannovog instituta znanosti, pronašli bakterije koje žive u stanicama svih vrsta raka - od mozga do kosti do raka dojke - pa čak i identificirale jedinstvene populacije bakterija nastanjenih u svakoj vrsti raka. Istraživanje sugerira da razumijevanje odnosa između stanice raka i njezinog "mini-mikrobioma" može pomoći u predviđanju potencijalne učinkovitosti određenih tretmana ili može ukazati, u budućnosti, na načine manipulacije tim bakterijama kako bi se poboljšalo djelovanje lijekova protiv raka. Nalazi ove studije objavljeni su u Znanost i istaknuto na naslovnici.

Prije nekoliko godina, Dr. Ravid Straussman s Weizmannovog Odjela za molekularnu staničnu biologiju otkrio je bakterije koje vrebaju u ljudskim tumorskim stanicama gušterače. Pokazalo se da bakterije štite stanice raka od lijekova za kemoterapiju "probavljanjem" i deaktiviranjem tih lijekova. Kad su i druge studije pronašle bakterije u tumorskim stanicama, Straussman i njegov tim pitali su se može li takvo gostovanje biti pravilo, nego iznimka. Saznati, Dr. Deborah Nejman i Ilana Livyatan u Straussmanovoj skupini i dr. Garold Fuks s Weizmannova Odjela za fiziku složenih sustava radili su s globalnim timom onkologa i istraživača. Rad je također vodio dr. Noam Shental s Odjela za matematiku i računarstvo Otvorenog sveučilišta Izrael.

Tim bi na kraju izradio detaljnu studiju koja bi opisala, u visokoj rezoluciji, bakterije koje žive u tim vrstama raka - mozak, kost, grudi, pluća, jajnik, gušterača, kolorektalni, i kože (melanom). Otkrili su da svaka vrsta raka sadrži bakterije, te da različite vrste raka sadrže različite vrste bakterija. Bio je to rak dojke, međutim, koja je imala najveću količinu i raznolikost bakterija. Znanstvenici su pokazali da se u tumorima dojke može pronaći mnogo više bakterija nego u normalnom tkivu dojke koje okružuje tumore, te da su neke bakterije preferirano nađene u tumorskom tkivu, a ne u normalnom tkivu koje ga okružuje.

Da bi došli do ovih rezultata, tim je morao svladati nekoliko izazova. Za jednog, masa bakterija u uzorku tumora je relativno mala, i istraživači su morali pronaći načine da se usredotoče na te male stanice unutar stanica. Također su morali ukloniti svaku moguću vanjsku kontaminaciju. Do kraja, upotrijebili su stotine negativnih kontrola i stvorili niz računalnih filtera za uklanjanje tragova bilo koje bakterije koja je mogla doći izvan uzoraka tumora.

Tim je uspio uzgajati bakterije izravno iz tumora dojke kod ljudi, a rezultati su dokazali da su bakterije pronađene u tim tumorima žive. Vizualizacija bakterija elektronskom mikroskopijom pokazala je da se radije gnijezde na određenom mjestu unutar stanica raka:blizu stanične jezgre.

Različite stanice za različite bakterije

Tim je također izvijestio da se bakterije mogu pronaći ne samo u stanicama raka, već u imunosnim stanicama koje se nalaze unutar tumora. "Neke od ovih bakterija mogu pojačati imunološki odgovor protiv raka, dok bi ga drugi mogli potisnuti - nalaz koji bi mogao biti osobito relevantan za razumijevanje učinkovitosti određenih imunoterapija, "kaže dr. Straussman. Doista, kada je tim usporedio bakterije iz skupina uzoraka melanoma, otkrili su da su različite bakterije obogaćene onim tumorima melanoma koji su reagirali na imunoterapiju u usporedbi s onima koji su imali loš odgovor.

Doktor Straussman smatra da studija također može početi objašnjavati zašto neke bakterije vole stanice raka i zašto svaki rak ima svoj tipični mikrobiom:razlike se očito svode na izbor pogodnosti koje se nude u svakoj vrsti okruženja tumorskih stanica. To je, bakterije mogu živjeti od određenih metabolita koji su pretjerano proizvedeni ili pohranjeni u određenim vrstama tumora. Na primjer, kada je tim usporedio bakterije pronađene u tumorima pluća od pušača s onima iz pacijenata koji nikada nisu pušili, pronašli su varijacije. Te su se razlike jasnije pokazale kada su istraživači usporedili gene dviju skupina bakterija:oni iz stanica raka pluća pušača imali su mnogo više gena za metabolizam nikotina, toluen, fenol, i druge kemikalije u cigaretama.

Osim što pokazuju da neki od najčešćih karcinoma skrivaju jedinstvenu populaciju bakterija unutar njihovih stanica, istraživači vjeruju da se metode koje su razvili za identifikaciju karakterističnih mikrobioma za svaku vrstu raka sada mogu koristiti za odgovor na ključna pitanja o ulozi ovih bakterija:Jesu li bakterije slobodni unosnici na višak metabolita stanica raka, ili pružaju uslugu ćeliji? U kojoj fazi se nastanjuju? Kako promiču ili sprječavaju rast raka? Kakvi učinci imaju na odgovor stanice na antikancerogene tretmane?

Tumori su složeni ekosustavi za koje se zna da sadrže, pored stanica raka, imunološke stanice, stromalne stanice, krvne žile, živci, i mnoge druge komponente, sve je to dio onoga što nazivamo tumorskim mikrookruženjem. Naše studije, kao i studije drugih laboratorija, jasno pokazuju da su bakterije također sastavni dio tumorskog mikrookolja. Nadamo se da ćemo saznanjem kako se točno uklapaju u opću ekologiju tumora, možemo smisliti nove načine liječenja raka. "

Dr. Ravid Straussman, Weizmannov odjel za molekularnu staničnu biologiju

• Studija preslikava gene bitne za metaboličku funkciju dviju uobičajenih bakterija
• Znanstvenik NAU-a surađuje na cjepivu na bazi trezora kako bi spriječio i liječio COVID-19