Een aantal jaar geleden, Dr. Ravid Straussman van de afdeling Moleculaire Celbiologie van Weizmann ontdekte bacteriën die op de loer lagen in menselijke alvleeskliertumorcellen. De bacteriën bleken kankercellen te beschermen tegen chemotherapiemedicijnen door deze medicijnen te "verteren" en te inactiveren. Toen andere studies ook bacteriën in tumorcellen vonden, Dr. Straussman en zijn team vroegen zich af of een dergelijke hosting de regel zou kunnen zijn, eerder dan de uitzondering. Er achter komen, Drs. Deborah Nejman en Ilana Livyatan in de groep van Straussman en Dr. Garold Fuks van de afdeling Fysica van Complexe Systemen van Weizmann werkten samen met een wereldwijd team van oncologen en onderzoekers. Het werk werd ook geleid door Dr. Noam Shental van de afdeling Wiskunde en Informatica van de Open Universiteit van Israël.
Het team zou uiteindelijk een gedetailleerde studie maken waarin wordt beschreven, in hoge resolutie, de bacteriën die in deze kankers leven – hersenen, bot, borst, long, eierstok, alvleesklier, colorectaal, en huid (melanoom). Ze ontdekten dat elk kankertype bacteriën herbergde, en dat verschillende soorten kanker verschillende bacteriesoorten herbergen. Het waren de borstkankers, echter, die de grootste hoeveelheid en diversiteit aan bacteriën had. De wetenschappers toonden aan dat er in borsttumoren veel meer bacteriën te vinden zijn dan in het normale borstweefsel rondom de tumoren, en dat sommige bacteriën bij voorkeur in het tumorweefsel werden gevonden in plaats van in het normale weefsel eromheen.
Om tot deze resultaten te komen, het team moest verschillende uitdagingen overwinnen. Voor een, de massa bacteriën in een tumormonster is relatief klein, en de onderzoekers moesten manieren vinden om zich te concentreren op deze kleine cellen-in-cellen. Ze moesten ook elke mogelijke besmetting van buitenaf elimineren. Hiertoe, ze gebruikten honderden negatieve controles en creëerden een reeks computerfilters om de sporen van bacteriën te verwijderen die van buiten de tumormonsters zouden kunnen komen.
Het team was in staat om bacteriën rechtstreeks uit menselijke borsttumoren te laten groeien, en de resultaten bewezen dat de bacteriën die in deze tumoren worden gevonden, levend zijn. Elektronenmicroscopie visualisatie van de bacteriën toonde aan dat ze zich het liefst nestelen op een specifieke plek in de kankercellen:dichtbij de celkern.
Het team meldde ook dat bacteriën niet alleen in kankercellen kunnen worden gevonden, maar in immuuncellen die zich in tumoren bevinden. "Sommige van deze bacteriën zouden de immuunrespons tegen kanker kunnen versterken, terwijl anderen het zouden kunnen onderdrukken - een bevinding die vooral relevant kan zijn voor het begrijpen van de effectiviteit van bepaalde immunotherapieën, " zegt Dr. Straussman. Inderdaad, toen het team de bacteriën van groepen melanoommonsters vergeleek, ze ontdekten dat verschillende bacteriën waren verrijkt in die melanoomtumoren die reageerden op immunotherapie in vergelijking met die met een slechte respons.
Dr. Straussman denkt dat de studie ook kan verklaren waarom sommige bacteriën van kankercellen houden en waarom elke kanker zijn eigen typische microbioom heeft:de verschillen komen blijkbaar neer op de keuze van voorzieningen die in elk soort tumorcelomgeving worden aangeboden. Dat is, de bacteriën kunnen leven van bepaalde metabolieten die worden overgeproduceerd door of opgeslagen in specifieke tumortypes. Bijvoorbeeld, toen het team de bacteriën in longtumoren van rokers vergeleek met die van patiënten die nooit hadden gerookt, ze vonden afwijkingen. Deze verschillen kwamen duidelijker naar voren toen de onderzoekers de genen van de twee groepen bacteriën vergeleken:die van de longkankercellen van de rokers hadden veel meer genen voor het metaboliseren van nicotine, tolueen, fenol, en andere chemicaliën in sigaretten.
Behalve dat ze aantonen dat sommige van de meest voorkomende kankers unieke populaties bacteriën in hun cellen herbergen, de onderzoekers zijn van mening dat de methoden die ze hebben ontwikkeld om kenmerkende microbiomen voor elk kankertype te identificeren, nu kunnen worden gebruikt om cruciale vragen te beantwoorden over de rol die deze bacteriën spelen:zijn de bacteriën freeloaders op de overtollige metabolieten van de kankercel, of verlenen ze een dienst aan de cel? In welke fase gaan ze wonen? Hoe bevorderen of belemmeren ze de groei van de kanker? Welke effecten hebben ze op de reactie van de cel op behandelingen tegen kanker?
Tumoren zijn complexe ecosystemen waarvan bekend is dat ze naast kankercellen, immune cellen, stromale cellen, aderen, zenuwen, en nog veel meer onderdelen, allemaal onderdeel van wat we de micro-omgeving van de tumor noemen. onze studies, evenals studies door andere laboratoria, tonen duidelijk aan dat bacteriën ook een integraal onderdeel zijn van de micro-omgeving van de tumor. We hopen dat door uit te zoeken hoe ze precies passen in de algemene tumorecologie, we kunnen nieuwe manieren bedenken om kanker te behandelen."
Dr. Ravid Straussman, Weizmann's afdeling moleculaire celbiologie