I ricercatori di Princeton trovano un legame tra microbi e tumori nelle volpi della California minacciate

I microbi dello stafilococco possono portare al cancro?

I microbi sono noti per influenzare la digestione, umore e salute generale, e ora i ricercatori di Princeton hanno dimostrato che un cambiamento nel microbioma è legato al cancro, almeno in una sottospecie minacciata di volpi che si trova solo su un'isola al largo della costa della California.

La loro ricerca suggerisce un processo in più fasi:in primo luogo, le volpi di Santa Catalina grandi come un gatto vengono infestate dagli acari dell'orecchio, che cambiano il microbioma delle volpi e consentono a un'infezione da stafilococco di prendere piede. Mentre lo Staphylococcus pseudointermedius dilaga, l'infezione resistente agli antibiotici porta all'infiammazione cronica delle orecchie delle volpi. In quell'ambiente di tessuto infiammato, i tumori possono fiorire. I ricercatori hanno dettagliato i loro risultati sulla rivista Ecologia Molecolare .

"Eravamo davvero entusiasti di trovare risultati così chiari, "ha detto Alexandra DeCandia, il primo autore dell'articolo e uno studente laureato nel laboratorio di Bridgett vonHoldt, professore associato di ecologia e biologia evolutiva alla Princeton University. "Tutto quello che abbiamo trovato - ridotta diversità delle specie, cambiamenti nella composizione della comunità, sovrabbondanza di specie potenzialmente patogene - rientra nelle nostre aspettative".

Il progetto è iniziato durante gli sforzi di conservazione sull'isola di Santa Catalina, quando i ricercatori hanno notato che circa la metà delle volpi adulte aveva tumori che crescevano nelle orecchie. È uno dei tassi di tumore più alti mai osservati nella fauna selvatica, sollecitando uno studio di follow-up immediato.

I primi lavori hanno dimostrato un legame tra l'infezione da acari dell'orecchio e la crescita del tumore. La maggior parte dei ricercatori ha teorizzato che gli acari dell'orecchio provocassero infiammazione cronica, infine innescando la crescita dei tumori. DeCandia e il team di vonHoldt volevano sapere se anche il microbioma aveva un ruolo in questo sistema.

L'attenzione alla diversità all'interno del microbioma rende il loro lavoro un eccellente esempio di dove si sposterà il campo in futuro. Abbiamo scoperto solo di recente quanto sia importante il microbioma per la salute di un individuo, che si tratti di un animale o di un essere umano. In precedenza, gli scienziati hanno esaminato solo una parte del quadro. Certamente non stavano guardando i microbiomi, non avevano nemmeno gli strumenti per farlo. ... Esaminando ciò, siamo arrivati ​​a capire che una mancanza di diversità in quella comunità microbica, unito alla genetica delle volpi, ci aiuta a capire non solo la minaccia di questa particolare malattia, ma anche altre malattie. Questo è davvero un nuovo paradigma per comprendere le minacce alle specie in via di estinzione".

Giorgio Amato, direttore della conservazione genomica presso l'American Museum of Natural History

Le volpi di Santa Catalina minacciate sono una delle sei sottospecie di volpi delle Isole del Canale (Urocyon littoralis) che vivono su sei delle otto Isole del Canale al largo della costa della California meridionale. Molte delle sottospecie, compresi quelli di Santa Catalina (U. littoralis catalinae), hanno fatto rimbalzi impressionanti sull'orlo dell'estinzione - con il risultato che sono tutti incredibilmente simili geneticamente, quasi cloni l'uno dell'altro.

La quasi totale mancanza di diversità genetica delle volpi le rende affascinanti soggetti di ricerca, disse DeCandia.

"Di solito consideriamo la diversità genetica una cosa buona e necessaria, " Ha detto. "Mantiene gli organismi sani - pensa agli effetti negativi sulla salute associati alla consanguineità - e aiuta le popolazioni a sopravvivere a cambiamenti inaspettati nel loro ambiente. Ma nonostante non abbia quasi nessuna variazione genetica, queste volpi mostrano pochissimi segni di cattiva salute o depressione da consanguineità. Questo ci porta a chiederci se altre forme di diversità, come i loro organismi residenti, diventino attori importanti per la salute e l'immunità. Ecco perché abbiamo concentrato il nostro studio sul microbioma e sulla malattia in queste volpi".

Il legame tra microbi e tumori è stata una scoperta inaspettata, DeCandia ha detto. "Quando abbiamo iniziato a fare questo studio, volevamo semplicemente caratterizzare il microbioma in alcuni diversi siti corporei nelle volpi. Proprio come i naturalisti del XIX secolo si lanciavano in un nuovo habitat e catalogavano le specie, originariamente intendevamo catalogare i microbi. Però, dopo aver osservato più da vicino i canali uditivi, abbiamo scoperto che c'era molta variazione associata allo stato di infezione da acari. Abbiamo quindi ruotato il documento per concentrarci quasi interamente sui microbi del condotto uditivo associati all'infezione da acari!"

Con i loro collaboratori della Catalina Island Conservancy, hanno tamponato decine di volpi per raccogliere microbi, quindi estratto il DNA per determinare quali microbi erano presenti in tutti i loro campioni e in quale abbondanza relativa.

"Dal momento che i microbi esistono all'interno di una comunità, la proporzione relativa conta, " ha detto DeCandia.

Hanno scoperto che i canali uditivi infetti da acari avevano comunità microbiche significativamente diverse rispetto alle orecchie non infette. La ricchezza complessiva delle specie era inferiore, e l'abbondanza relativa è stata distorta verso una specie batterica:S. pseudointermedius, che è comune sui canidi (inclusi i cani) e può diventare un patogeno opportunista quando le comunità vengono interrotte, ad esempio da un'infestazione di acari.

Il microbo dello stafilococco forma quindi biofilm resistenti agli antibiotici che sono "incredibilmente difficili" da eliminare per il sistema immunitario, disse DeCandia. Di conseguenza, questo ceppo di stafilococco è legato all'infiammazione cronica in molte specie.

I ricercatori stanno ancora cercando di chiarire le relazioni di causa ed effetto, ad esempio se gli acari portano i microbi dello stafilococco o se erano presenti ma latenti fino a quando gli acari non hanno causato danni strutturali sufficienti per consentire allo stafilococco di avere un boom demografico - ma la serie di correlazioni è chiara:l'infezione da acari è legata a una proliferazione di S. pseudointermedio, che è legato all'infiammazione cronica associata alla tumorigenesi.

Una delle principali domande in sospeso è perché, delle sei sottospecie di volpi di Channel Island, solo tre hanno acari e solo uno - le volpi dell'isola di Catalina - mostra una crescita tumorale significativa.

Il nuovo studio rafforza la ricerca precedente in cui i membri del laboratorio di vonHoldt, tra cui Kennedy Leverett della Classe del 2020, ha studiato i cambiamenti nel microbioma cutaneo associati alla rogna sarcoptica, che è causato da una diversa specie di acaro. Guardavano i coyote, volpi rosse e volpi grigie e hanno trovato firme notevolmente coerenti di distruzione microbica che corrispondevano quasi esattamente allo studio della volpe dell'isola:gli individui infetti avevano una ridotta diversità del microbioma e una maggiore abbondanza di S. pseudintermedius.

"Considerato insieme, questi due studi suggeriscono che questa specie microbica è un attore importante nei microbiomi canidi e può funzionare in una serie di malattie, " ha detto DeCandia.

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