Bakterier som lurer i kreftceller kan påvirke behandlingen

Kreftceller er behagelige tilfluktsrom for bakterier. Den konklusjonen stammer fra en grundig studie av over 1, 000 svulstprøver av forskjellige kreftformer hos mennesker. Studien, ledet av forskere ved Weizmann Institute of Science, fant bakterier som lever inne i cellene til alle krefttypene - fra hjerne til bein til brystkreft - og til og med identifiserte unike populasjoner av bakterier som bor i hver type kreft. Forskningen antyder at forståelse av forholdet mellom en kreftcelle og dens "mini-mikrobiom" kan bidra til å forutsi potensiell effektivitet av visse behandlinger, eller kan peke på, i fremtiden, til måter å manipulere disse bakteriene for å forbedre virkningen av kreftbehandlinger. Resultatene av denne studien ble publisert i Vitenskap og omtalt på omslaget.

Flere år siden, Dr. Ravid Straussman ved Weizmanns avdeling for molekylær cellebiologi oppdaget bakterier som lurer i humane bukspyttkjertel -tumorceller. Bakteriene ble vist å beskytte kreftceller mot cellegiftmedisiner ved å "fordøye" og deaktivere disse stoffene. Når andre studier også fant bakterier i svulstceller, Dr. Straussman og teamet hans lurte på om slik hosting kan være regelen, heller enn unntaket. Å finne ut, Drs. Deborah Nejman og Ilana Livyatan i Straussmans gruppe og Dr. Garold Fuks fra Weizmanns avdeling for fysikk i komplekse systemer jobbet med et globalt team av onkologer og forskere. Arbeidet ble også ledet av Dr. Noam Shental ved avdelingen for matematikk og informatikk ved Open University of Israel.

Teamet vil til slutt lage en detaljert studie som beskriver, i høy oppløsning, bakteriene som lever i disse kreftformene - hjerne, bein, bryst, lunge, eggstokk, bukspyttkjertelen, tykktarm, og hud (melanom). De oppdaget at hver eneste krefttype inneholdt bakterier, og at forskjellige krefttyper har forskjellige bakteriearter. Det var brystkreft, derimot, som hadde den største mengden og mangfoldet av bakterier. Forskerne demonstrerte at det kan finnes mange flere bakterier i brystsvulster enn i det normale brystvevet som omgir svulstene, og at noen bakterier fortrinnsvis ble funnet i tumorvevet i stedet for i det normale vevet som omgir det.

For å komme til disse resultatene, teamet måtte overvinne flere utfordringer. For en, massen av bakterier i en svulstprøve er relativt liten, og forskerne måtte finne måter å fokusere på disse små cellene i cellene. De måtte også eliminere mulig forurensning fra utsiden. For dette formål, de brukte hundrevis av negative kontroller og opprettet en rekke beregningsfiltre for å fjerne spor av eventuelle bakterier som kunne ha kommet fra utenfor tumorprøvene.

Teamet var i stand til å dyrke bakterier direkte fra humane brystsvulster, og resultatene viste at bakteriene som finnes i disse svulstene lever. Elektronmikroskopivisualisering av bakteriene demonstrerte at de foretrekker å bo på et bestemt sted inne i kreftcellene:nær cellekjernen.

Ulike celler for forskjellige bakterier

Teamet rapporterte også at bakterier ikke bare finnes i kreftceller, men i immunceller som befinner seg inne i svulster. "Noen av disse bakteriene kan øke immunresponsen mot kreft, mens andre kan undertrykke det - et funn som kan være spesielt relevant for å forstå effektiviteten av visse immunterapier, "sier Dr. Straussman. Faktisk, da teamet sammenlignet bakteriene fra grupper av melanomprøver, de fant ut at forskjellige bakterier ble beriket i de melanomtumorene som reagerte på immunterapi sammenlignet med de som hadde dårlig respons.

Dr. Straussman tror at studien også kan begynne å forklare hvorfor noen bakterier liker kreftceller og hvorfor hver kreft har sitt eget typiske mikrobiom:forskjellene kommer tilsynelatende til valg av fasiliteter som tilbys i hver type tumorcellemiljø. Det er, bakteriene kan leve av visse metabolitter som er overprodusert av eller lagret innenfor bestemte tumortyper. For eksempel, da teamet sammenlignet bakteriene som finnes i lungesvulster fra røykere med de fra pasienter som aldri hadde røyket, de fant avvik. Disse forskjellene skilte seg tydeligere ut da forskerne sammenlignet genene til de to bakteriegruppene:de fra røykernes lungekreftceller hadde mange flere gener for metabolisering av nikotin, toluen, fenol, og andre kjemikalier i sigaretter.

I tillegg til å vise at noen av de vanligste kreftformene skjuler unike populasjoner av bakterier i cellene sine, forskerne mener at metodene de utviklet for å identifisere signaturmikrobiomer for hver krefttype nå kan brukes til å svare på avgjørende spørsmål om rollene disse bakteriene spiller:Er bakteriene freeloaders på kreftcellens overskuddsmetabolitter, eller tilbyr de en tjeneste til cellen? På hvilket stadium tar de bolig? Hvordan fremmer eller hindrer de kreftets vekst? Hvilke effekter har de på cellens respons på kreftbehandling?

Svulster er komplekse økosystemer som er kjent for å inneholde, i tillegg til kreftceller, immunceller, stromale celler, blodårer, nerver, og mange flere komponenter, alt en del av det vi omtaler som tumormikromiljøet. Våre studier, samt studier av andre laboratorier, viser tydelig at bakterier også er en integrert del av svulstmikromiljøet. Vi håper at ved å finne ut hvordan de passer inn i den generelle tumorøkologien, vi kan finne ut nye måter å behandle kreft på. "

Ravid Straussman, Weizmanns avdeling for molekylær cellebiologi

• Studie kartlegger gener som er viktige for metabolsk funksjon av to vanlige bakterier
• NAU-forsker samarbeider om hvelvbasert vaksine for å forebygge og behandle COVID-19