I batteri in agguato nelle cellule tumorali possono influenzare il trattamento

Le cellule cancerose sono comodi rifugi per i batteri. Tale conclusione deriva da uno studio rigoroso di oltre 1, 000 campioni di tumori di diversi tumori umani. Lo studio, guidato da ricercatori del Weizmann Institute of Science, trovato batteri che vivono all'interno delle cellule di tutti i tipi di cancro - dal cervello alle ossa al cancro al seno - e anche identificato popolazioni uniche di batteri che risiedono in ogni tipo di cancro. La ricerca suggerisce che la comprensione della relazione tra una cellula cancerosa e il suo "mini-microbioma" può aiutare a prevedere la potenziale efficacia di determinati trattamenti o può indicare, nel futuro, ai modi di manipolare quei batteri per potenziare le azioni dei trattamenti antitumorali. I risultati di questo studio sono stati pubblicati in Scienza e presente in copertina.

Diversi anni fa, Il dottor Ravid Straussman del Dipartimento di biologia cellulare molecolare di Weizmann ha scoperto dei batteri in agguato all'interno delle cellule tumorali pancreatiche umane. I batteri hanno dimostrato di proteggere le cellule tumorali dai farmaci chemioterapici "digerendo" e inattivando questi farmaci. Quando altri studi hanno anche trovato batteri nelle cellule tumorali, Il Dr. Straussman e il suo team si sono chiesti se tale hosting potesse essere la regola, piuttosto che l'eccezione. Per scoprirlo, Dott. Deborah Nejman e Ilana Livyatan nel gruppo di Straussman e il Dr. Garold Fuks del Dipartimento di Fisica dei Sistemi Complessi di Weizmann hanno lavorato con un team globale di oncologi e ricercatori. Il lavoro è stato condotto anche dal Dr. Noam Shental del Dipartimento di Matematica e Informatica della Open University of Israel.

Il team alla fine produrrà uno studio dettagliato che descrive, in alta risoluzione, i batteri che vivono in questi tumori – cervello, osso, Seno, polmone, ovaio, pancreas, colorettale, e pelle (melanoma). Hanno scoperto che ogni singolo tipo di cancro ospitava batteri, e che diversi tipi di cancro ospitano diverse specie di batteri. Erano i tumori al seno, però, che aveva la più grande quantità e diversità di batteri. Gli scienziati hanno dimostrato che nei tumori al seno si possono trovare molti più batteri che nel normale tessuto mammario che circonda i tumori, e che alcuni batteri si trovavano preferenzialmente nel tessuto tumorale piuttosto che nel tessuto normale che lo circondava.

Per arrivare a questi risultati, la squadra ha dovuto superare diverse sfide. Per uno, la massa di batteri in un campione di tumore è relativamente piccola, e i ricercatori hanno dovuto trovare il modo di concentrarsi su queste minuscole cellule all'interno delle cellule. Dovevano anche eliminare ogni possibile contaminazione esterna. A tal fine, hanno usato centinaia di controlli negativi e hanno creato una serie di filtri computazionali per rimuovere le tracce di eventuali batteri che potevano provenire dall'esterno dei campioni tumorali.

Il team è stato in grado di coltivare batteri direttamente dai tumori al seno umani, ei risultati hanno dimostrato che i batteri trovati in questi tumori sono vivi. La visualizzazione al microscopio elettronico dei batteri ha dimostrato che preferiscono annidarsi in una posizione specifica all'interno delle cellule tumorali:vicino al nucleo cellulare.

Cellule diverse per batteri diversi

Il team ha anche riferito che i batteri possono essere trovati non solo nelle cellule tumorali, ma nelle cellule immunitarie che risiedono all'interno dei tumori. "Alcuni di questi batteri potrebbero migliorare la risposta immunitaria antitumorale, mentre altri potrebbero sopprimerlo - una scoperta che potrebbe essere particolarmente rilevante per comprendere l'efficacia di alcune immunoterapie, " dice il dottor Straussman. Infatti, quando il team ha confrontato i batteri di gruppi di campioni di melanoma, hanno scoperto che diversi batteri erano arricchiti in quei tumori del melanoma che rispondevano all'immunoterapia rispetto a quelli che avevano una risposta scarsa.

Il Dr. Straussman pensa che lo studio possa anche iniziare a spiegare perché ad alcuni batteri piacciono le cellule tumorali e perché ogni tumore ha il suo microbioma tipico:le differenze apparentemente si riducono alla scelta dei servizi offerti in ogni tipo di ambiente cellulare tumorale. Questo è, i batteri possono vivere di determinati metaboliti che sono sovraprodotti o immagazzinati all'interno di specifici tipi di tumore. Per esempio, quando il team ha confrontato i batteri trovati nei tumori polmonari dei fumatori con quelli di pazienti che non avevano mai fumato, hanno trovato variazioni. Queste differenze sono emerse più chiaramente quando i ricercatori hanno confrontato i geni dei due gruppi di batteri:quelli delle cellule del cancro ai polmoni dei fumatori avevano molti più geni per metabolizzare la nicotina, toluene, fenolo, e altri prodotti chimici nelle sigarette.

Oltre a dimostrare che alcuni dei tumori più comuni ospitano popolazioni uniche di batteri all'interno delle loro cellule, i ricercatori ritengono che i metodi che hanno sviluppato per identificare i microbiomi caratteristici per ogni tipo di cancro possano ora essere utilizzati per rispondere a domande cruciali sui ruoli che questi batteri svolgono:sono i batteri scrocconi sui metaboliti in eccesso della cellula tumorale, oppure forniscono un servizio al cellulare? A che punto si stabiliscono? Come promuovono o ostacolano la crescita del cancro? Quali effetti hanno sulla risposta della cellula ai trattamenti antitumorali?

I tumori sono ecosistemi complessi che sono noti per contenere, oltre alle cellule cancerose, cellule immunitarie, cellule stromali, vasi sanguigni, nervi, e molti altri componenti, tutto parte di quello che chiamiamo microambiente tumorale. I nostri studi, così come gli studi di altri laboratori, dimostrare chiaramente che anche i batteri sono parte integrante del microambiente tumorale. Speriamo che scoprendo come si adattano esattamente all'ecologia generale del tumore, possiamo trovare nuovi modi per curare il cancro".

Dottor Ravid Straussman, Dipartimento di biologia cellulare molecolare di Weizmann

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