Metabolitter av tarmbakterier kan påvirke effekten av tumorterapier positivt

Enkelte metabolitter av bakterier fra tarmen gjør immunceller mer aggressive som en ny studie utført av forskere fra Würzburg og Marburg avslører. Funnene kan bidra til å forbedre kreftbehandlinger.

Det antas å være involvert i utviklingen av kroniske inflammatoriske tarmsykdommer, å utløse diabetes, å være ansvarlig for fedme, selv nevrologiske sykdommer som multippel sklerose og Parkinsons kan ha sine årsaker her - for ikke å snakke om depresjoner og autistiske lidelser. Vi snakker om mikrobiomet - den store samlingen av bakterier i menneskets tarm. Det er anslått at hver person bærer rundt 100 billioner bakterieceller i fordøyelseskanalen, tilhører flere tusen arter.

Mikrobiomet har vært fokus for forskning i 20 år - helt siden en ny teknikk gjorde det mulig å analysere disse bakteriene raskt og presist:sekvensering med høy gjennomstrømning. Siden da, det har vært et økende antall funn at mikrobiomet, som noen ganger også blir referert til som det andre menneskelige genomet, er ikke bare av sentral betydning for fordøyelsen, men også påvirkning, hvis ikke kontroller, minst et stort antall kroppsfunksjoner. Immunsystemet nevnes spesielt ofte.

Mikrobiomet påvirker immunsystemet

Forskere ved universitetene i Würzburg og Marburg har nå lyktes for første gang med å eksperimentelt demonstrere at bakterielle metabolitter er i stand til å øke den cytotoksiske aktiviteten til visse immunceller og dermed positivt påvirke effektiviteten av tumorbehandlinger. Ideelt sett, sammensetningen av bakteriearten i mikrobiomet kan brukes til å kontrollere dens innflytelse på terapiens suksess.

Forskerteamet publiserte resultatene av studien i journalen Naturkommunikasjon . Dr. Maik Luu, postdoc i laboratoriet til professor Michael Hudecek ved Medical Clinic og Polyclinic II ved University Hospital i Würzburg, var ansvarlig for funnet. En annen deltaker var professor Alexander Visekruna fra Institute of Medical Microbiology and Hygiene ved Philipps University i Marburg, der Luu forsket før han flyttet til Würzburg.

Fettsyrer øker aktiviteten til drepeceller

"Vi var i stand til å vise at de kortkjedede fettsyrene butyrat og spesielt, pentanoat er i stand til å øke den cytotoksiske aktiviteten til CD8 T -celler, "Maik Luu beskriver det sentrale resultatet av den nå publiserte studien. CD8 T -celler kalles noen ganger også drepeceller. Som en del av immunsystemet, det er deres oppgave å spesifikt drepe celler som er skadelige for organismen.

Kortkjedede fettsyrer, i sin tur, tilhører den mest dominerende klassen av metabolitter i tarmmikrobiomet. På den ene siden, de kan øke metabolismen av T -celler ved å indusere sentrale regulatorer av energimetabolismen. På den andre siden, de kan hemme spesifikke enzymer som regulerer tilgjengeligheten til det genetiske materialet og dermed genuttrykket i T -cellene. Ved å gjøre det, de induserer epigenetiske endringer.

Solide svulstmodeller bekjempes mer effektivt

Når kortkjedede fettsyrer omprogrammerer CD8 T-celler, et av resultatene er økt produksjon av proinflammatoriske og cytotoksiske molekyler. "

Dr. Maik Luu, Forsker

I forsøket, behandling med fettsyren pentanoat økte tumorspesifikke T-cellers evne til å bekjempe solide tumormodeller. "Vi var i stand til å observere den samme effekten når vi bekjempet tumorceller med såkalte CAR-T-celler, "sier forskeren.

CAR-T-celler skrives ut som "kimære antigenreseptor T-celler". Mens normale T -celler stort sett er "blinde" for tumorceller, CAR T -celler er i stand til å gjenkjenne spesifikke målantigener på tumoroverflaten og ødelegge kreftcellene takket være en genetisk modifikasjon. Michael Hudecek er en av de ledende ekspertene innen CAR-T-celleforskning.

Målrettet kontroll via sammensetningen av mikrobiomet

"Resultatene er et eksempel på hvordan metabolitter av tarmbakterier kan endre metabolismen og genregulering av cellene våre og dermed påvirke effektiviteten av tumorbehandlinger positivt, "sier Maik Luu. Spesielt, bruk av CAR-T-celler mot solide svulster kan ha nytte av dette.

I disse tilfellene, terapi med genmodifiserte celler har så langt vært mye mindre effektiv enn behandling av hematologiske svulster som leukemi. Dette kan endre seg hvis CAR-T-cellene ble behandlet med pentanoat eller andre kortkjedede fettsyrer før de ble brukt hos pasienter, håper forskerne.

Denne effekten kan spesifikt utnyttes via sammensetningen av bakteriell tarmkolonisering - spesielt siden Luu og de andre som var involvert i studien også var i stand til å identifisere den essensielle pentanoatprodusenten av tarmfloraen:bakterien Megasphaera massiliensis.

Lang vei til kliniske applikasjoner

Derimot, det er fortsatt en lang vei å gå før de nye funnene vil føre til nye behandlinger for kreftpasienter. I et neste trinn, forskerteamet vil i utgangspunktet utvide spekteret av tumorsykdommer som er undersøkt, og i tillegg til andre solide svulster, se også på hematologiske svulstsykdommer som myelomatose. I tillegg, den ønsker å undersøke funksjonen til kortkjedede fettsyrer mer intensivt for å identifisere utgangspunkt for målrettede genetiske modifikasjoner.

• Sammensetning og struktur av nasofaryngeal mikrobiom er relatert til alvorlighetsgraden av COVID-19 sykdom
• Stimulering av immunceller til å danne spesielle strukturer kan potensere kjemoterapi i bukspyttkjertelen