De studie, gepubliceerd op 13 augustus in het peer-reviewed tijdschrift kankercel , bouwt voort op eerdere studies die zich richtten op de rol van darmbacteriën bij het beïnvloeden van immuunresponsen op chemotherapie en immunotherapie. Hier probeerden de onderzoekers te bepalen welke rol zowel bacteriën als schimmels in de darm zouden kunnen spelen bij de reactie op bestralingstherapie.
In normale menselijke darmen leven biljoenen micro-organismen. Deze zogenaamde commensale micro-organismen zijn "vriendelijke" bacteriën en schimmels die helpen bij het verwerken van voedingsstoffen en een sleutelrol spelen bij het reguleren van het immuunsysteem bij alles, van infecties tot allergieën. Het onderzoeksteam ontdekte dat het verminderen van de niveaus van commensale schimmels in de darmen de anti-tumor immuunrespons bij de muizen na bestralingstherapie verbeterde. Omgekeerd, ze toonden aan dat uitputting van commensale bacteriën de antitumorrespons verminderde.
Wetenschappers weten al lang dat bacteriën in de darm het immuunsysteem beïnvloeden. We geloven nu dat er een yin-en-yang relatie bestaat tussen darmbacteriën en schimmels. Als je bacteriën uitput door antibiotica te gebruiken, bijvoorbeeld, het verstoort het evenwicht in het microbioom, de gemeenschap van bacteriën, schimmels en mogelijk andere microben in het lichaam. Het effect is om ruimte te creëren voor schimmels om zich te vermenigvuldigen en de antitumorimmuunrespons te dempen."
Stephen L. Shiao, MD, doctoraat, Directeur van de afdeling Stralingsbiologie en hoofdauteur van de studie
De potentiële impact van deze ontdekking is verstrekkend omdat bijna de helft van de patiënten met kanker, inclusief hersenen, hoofd en nek, long, borst, gynaecologische en prostaatkanker-;bestralingstherapie ondergaan als onderdeel van hun behandelingsregime, Shiao uitgelegd.
"In onze muisstudies, de impact van darmbacteriën en schimmels op de immuunrespons tegen kanker was hetzelfde bij zowel borstkanker als melanoom - zeer verschillende kankers, " zei Shiao, universitair hoofddocent Radiation Oncology &Biomedical Sciences bij Cedars-Sinai Cancer. "We denken dat dit erop wijst dat darmbacteriën en schimmels in veel, zo niet alle, soorten kanker."
Het lijkt misschien vreemd dat bacteriën en schimmels in de darm de respons op bestralingstherapie gericht op kankers in andere organen kunnen beïnvloeden. Deze verbinding is geworteld in de relatie tussen de biologie van kanker en het immuunsysteem.
Kanker ontstaat wanneer cellen in het lichaam ongecontroleerd groeien en delen. Bepaalde soorten immuuncellen patrouilleren door het lichaam om tumorcellen te identificeren en te vernietigen. Deze immuunrespons wordt gevormd door het microbioom. Sensoren op immuuncellen detecteren specifieke microben die verschillende reacties stimuleren. De onderzoekers ontdekten dat een dergelijke sensor, Dectin-1, detecteert een suiker die alleen op het oppervlak van schimmels wordt aangetroffen en die een remsignaal veroorzaakt om een immuunrespons af te sluiten. In tegenstelling tot, bacteriën sturen signalen die de immuunrespons versterken. Door het aantal schimmels in de darmen van muizen te verminderen, het onderzoeksteam was in staat om de aanval van het immuunsysteem op de tumor na bestraling te versterken.
Hoewel de belangrijkste experimentele delen van het onderzoek bij muizen werden uitgevoerd, het Cedars-Sinai-team onderzocht ook het niveau van Dectin-1 bij patiënten met borsttumoren. Ze ontdekten dat een hogere expressie van Dectin-1 geassocieerd was met een slechtere overleving, wat suggereert dat deze sensor dezelfde rol kan spelen bij patiënten met kanker.
Ergens naar uitkijken, de onderzoekers hopen de diversiteit van darmmicro-organismen te karakteriseren bij kankerpatiënten die een behandeling ondergaan om de mechanismen waarmee darmmicrobiota, zoals bacteriën en schimmels, kankertherapieën beïnvloeden. Het doel is om de beste manier te vinden om zowel het bacteriële als het schimmelmicrobioom te optimaliseren om anti-tumor immuunresponsen te bevorderen, zei Shiao.
"Bestralingstherapie is altijd een belangrijk onderdeel geweest van de behandeling van kanker. Nu meer dan ooit, nauwkeurige afgifte van straling en de combinatie ervan met immunotherapie - inclusief het manipuleren van gastheerfactoren zoals beschreven in dit artikel - zal deze therapie nog effectiever maken voor onze patiënten, " zei Dan Theodorescu, MD, doctoraat, directeur van de Cedars-Sinai Cancer-onderneming en hoogleraar Chirurgie en Pathologie en Laboratoriumgeneeskunde. "Deze studie heeft een aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van kanker."