Metabolieten van darmbacteriën kunnen de werkzaamheid van tumortherapieën positief beïnvloeden

Bepaalde metabolieten van bacteriën uit de darm maken immuuncellen agressiever, zo blijkt uit een nieuwe studie van wetenschappers uit Würzburg en Marburg. De bevindingen kunnen helpen bij het verbeteren van kankertherapieën.

Er wordt aangenomen dat het betrokken is bij de ontwikkeling van chronische inflammatoire darmziekten, om diabetes op te wekken, verantwoordelijk zijn voor obesitas, zelfs neurologische ziekten zoals multiple sclerose en Parkinson kunnen hier hun oorzaak hebben - om nog maar te zwijgen van depressies en autistische stoornissen. We hebben het over het microbioom - de enorme verzameling bacteriën in de menselijke darm. Er wordt geschat dat elke persoon ongeveer 100 biljoen bacteriecellen in zijn spijsverteringskanaal draagt, behorend tot enkele duizenden soorten.

Het microbioom is al 20 jaar de focus van onderzoek - sindsdien maakte een nieuwe techniek het mogelijk om deze bacteriën snel en nauwkeurig te analyseren:high-throughput sequencing. Vanaf dat moment, er is een toenemend aantal bevindingen dat het microbioom, dat soms ook wel het tweede menselijke genoom wordt genoemd, is niet alleen van cruciaal belang voor de spijsvertering, maar ook invloeden, zo niet controles, ten minste een groot aantal lichaamsfuncties. Vooral het immuunsysteem wordt vaak genoemd.

Het microbioom beïnvloedt het immuunsysteem

Wetenschappers van de universiteiten van Würzburg en Marburg zijn er nu voor het eerst in geslaagd experimenteel aan te tonen dat bacteriële metabolieten de cytotoxische activiteit van bepaalde immuuncellen kunnen verhogen en zo de efficiëntie van tumortherapieën positief kunnen beïnvloeden. Ideaal, de samenstelling van de bacteriesoorten in het microbioom zou kunnen worden gebruikt om de invloed ervan op het succes van de therapie te beheersen.

Het onderzoeksteam publiceerde de resultaten van zijn onderzoek in het tijdschrift Natuurcommunicatie . Dr. Maik Luu, postdoc in het laboratorium van professor Michael Hudecek aan de medische kliniek en polikliniek II van het academisch ziekenhuis van Würzburg, was verantwoordelijk voor de vondst. Een andere deelnemer was professor Alexander Visekruna van het Instituut voor Medische Microbiologie en Hygiëne aan de Philipps Universiteit in Marburg, waar Luu onderzoek deed voordat hij naar Würzburg verhuisde.

Vetzuren verhogen de activiteit van killercellen

"We waren in staat om aan te tonen dat de vetzuren met een korte keten butyraat en, vooral, pentanoaat kan de cytotoxische activiteit van CD8 T-cellen verhogen, Maik Luu beschrijft het centrale resultaat van de nu gepubliceerde studie. CD8 T-cellen worden ook wel killercellen genoemd. Als onderdeel van het immuunsysteem, het is hun taak om specifiek cellen te doden die schadelijk zijn voor het organisme.

vetzuren met een korte keten, beurtelings, behoren tot de meest dominante klasse van metabolieten van het darmmicrobioom. Aan de ene kant, ze kunnen het metabolisme van T-cellen stimuleren door centrale regulatoren van het energiemetabolisme te induceren. Anderzijds, ze kunnen specifieke enzymen remmen die de toegankelijkheid tot het genetisch materiaal en daarmee de genexpressie in de T-cellen reguleren. Daarbij, ze veroorzaken epigenetische veranderingen.

Solide tumormodellen worden effectiever bestreden

Wanneer vetzuren met een korte keten CD8 T-cellen herprogrammeren, een van de resultaten is een verhoogde productie van pro-inflammatoire en cytotoxische moleculen."

Dr. Maik Luu, Onderzoeker

In het experiment, behandeling met het vetzuur pentanoaat verhoogde het vermogen van tumorspecifieke T-cellen om solide tumormodellen te bestrijden. "We konden hetzelfde effect waarnemen bij het bestrijden van tumorcellen met zogenaamde CAR-T-cellen, ’ zegt de wetenschapper.

CAR-T-cellen worden uitgeschreven als "chimere antigeenreceptor-T-cellen". Terwijl normale T-cellen grotendeels "blind" zijn voor tumorcellen, CAR T-cellen zijn in staat om specifieke doelantigenen op het tumoroppervlak te herkennen en de kankercellen te vernietigen dankzij een genetische modificatie. Michael Hudecek is een van de toonaangevende experts op het gebied van CAR-T-celonderzoek.

Gerichte controle via de samenstelling van het microbioom

"De resultaten zijn een voorbeeld van hoe metabolieten van darmbacteriën het metabolisme en de genregulatie van onze cellen kunnen veranderen en zo de efficiëntie van tumortherapieën positief kunnen beïnvloeden, " zegt Maik Luu. In het bijzonder, het gebruik van CAR-T-cellen tegen solide tumoren zou hier baat bij kunnen hebben.

In deze gevallen, therapie met genetisch gemodificeerde cellen is tot nu toe veel minder effectief geweest dan de behandeling van hematologische tumoren zoals leukemie. Dit zou kunnen veranderen als de CAR-T-cellen werden behandeld met pentanoaat of andere vetzuren met een korte keten voordat ze bij patiënten werden gebruikt, hopen de wetenschappers.

Dit effect zou specifiek kunnen worden benut via de samenstelling van de bacteriële darmkolonisatie - vooral omdat Luu en de anderen die bij het onderzoek betrokken waren ook de essentiële pentanoaatproducent van de darmflora konden identificeren:de bacterie Megasphaera massiliensis.

Een lange weg naar klinische toepassingen

Echter, er is nog een lange weg te gaan voordat de nieuwe bevindingen zullen leiden tot nieuwe therapieën voor kankerpatiënten. In een volgende stap, het onderzoeksteam zal in eerste instantie het spectrum van onderzochte tumorziekten uitbreiden en, naast andere solide tumoren, kijk ook naar hematologische tumorziekten zoals multipel myeloom. In aanvulling, het wil de werking van korteketenvetzuren intensiever onderzoeken om aanknopingspunten te vinden voor gerichte genetische modificaties.

• Samenstelling en structuur van het nasofaryngeale microbioom houden verband met de ernst van de ziekte van COVID-19
• Het stimuleren van immuuncellen om speciale structuren te vormen, kan chemotherapie bij alvleesklierkanker versterken