Forskere i Princeton finner sammenhengen mellom mikrober og kreft hos truede California -rev

Kan Staph -mikrober føre til kreft?

Det er kjent at mikrober påvirker fordøyelsen, humør og generell helse, og nå har Princeton -forskere vist at et skifte i mikrobiomet er knyttet til kreft - i hvert fall i en truet underart av rever som bare finnes på en øy utenfor California -kysten.

Forskningen deres antyder en prosess i flere trinn:Først, katter i Santa Catalina-rev blir infisert av øremider, som endrer revenes mikrobiom og lar en stafylokokinfeksjon ta tak. Ettersom Staphylococcus pseudintermedius løper voldsomt, den antibiotikaresistente infeksjonen fører til kronisk betennelse i revenes ører. I det miljøet med betent vev, svulster kan blomstre. Forskerne redegjorde for funnene sine i journalen Molekylær økologi .

"Vi var veldig glade for å finne så klare resultater, "sa Alexandra DeCandia, den første forfatteren på papiret og en doktorgradsstudent i laboratoriet til Bridgett vonHoldt, lektor i økologi og evolusjonsbiologi ved Princeton University. "Alt vi fant - redusert artsmangfold, endringer i samfunnets sammensetning, overflod av potensielt patogene arter - passer innenfor våre forventninger. "

Prosjektet startet under bevaringsarbeid på øya Santa Catalina, da forskere la merke til at omtrent halvparten av de voksne revene hadde svulster som vokste i ørene. Det er en av de høyeste svulsthastighetene som noen gang er observert i dyreliv, noe som krever umiddelbar oppfølgingsstudie.

Tidlig arbeid viste en sammenheng mellom øremiddinfeksjon og tumorvekst. De fleste forskere teoretiserte at øremider førte til kronisk betennelse, til slutt utløser veksten av svulster. DeCandia og vonHoldts team ønsket å vite om mikrobiomet også spilte en rolle i dette systemet.

Det fokuset på mangfold i mikrobiomet gjør arbeidet deres til et utmerket eksempel på hvor feltet skal bevege seg i fremtiden. Vi har først nylig lært hvor viktig mikrobiomet er for individets helse - enten det er et dyr eller et menneske. Tidligere, forskere undersøkte bare en del av bildet. De så absolutt ikke på mikrobiomer - de hadde ikke engang verktøy for å gjøre det. ... Ved å undersøke det, vi har forstått at mangel på mangfold i det mikrobielle samfunnet, kombinert med revenes genetikk, best hjelper oss å forstå ikke bare trusselen om denne spesielle sykdommen, men også andre sykdommer. Dette er virkelig et nytt paradigme for å forstå trusler mot truede arter. "

George Amato, direktør for bevaringsgenomikk ved American Museum of Natural History

De truede Santa Catalina -revene er en av seks underarter av Channel Island -revene (Urocyon littoralis) som lever på seks av de åtte Kanaløyene utenfor kysten av Sør -California. Flere av underartene, inkludert de på Santa Catalina (U. littoralis catalinae), har gjort imponerende returer fra randen av utryddelse - med det resultat at de alle er utrolig like genetisk, nesten kloner av hverandre.

Revenes nesten totale mangel på genetisk mangfold gjør dem til fascinerende forskningsemner, sa DeCandia.

"Vi ser vanligvis på genetisk mangfold som en god og nødvendig ting, "sa hun." Det holder organismer friske - tenk på de negative helseeffektene forbundet med innavl - og hjelper populasjoner med å overleve uventede endringer i miljøet. Men til tross for å ha nesten ingen genetisk variasjon, disse revene viser svært få tegn på dårlig helse eller innavlsdepresjon. Det får oss til å lure på om andre former for mangfold - for eksempel deres bosatte organismer - blir viktige aktører innen helse og immunitet. Derfor fokuserte vi vår studie på mikrobiomet og sykdommen hos disse revene. "

Koblingen mellom mikrober og kreft var et uventet funn, DeCandia sa. "Da vi først begynte å gjøre denne studien, vi ville ganske enkelt karakterisere mikrobiomet på tvers av noen forskjellige kroppssteder i revene. Akkurat som naturforskere fra 1800-tallet ville lade seg inn i en ny habitat og katalogart, Vi hadde opprinnelig til hensikt å katalogisere mikrober. Derimot, etter å ha sett nærmere på øregangene, Vi fant ut at det var mye variasjon knyttet til status for middinfeksjon. Vi svingte deretter papiret for å fokusere nesten utelukkende på øregangsmikrober assosiert med kvalmeinfeksjon! "

Med sine samarbeidspartnere fra Catalina Island Conservancy, de tørket dusinvis av rev for å samle mikrober, ekstraherte deretter DNA for å bestemme hvilke mikrober som var tilstede i alle prøvene deres - og i hvilke relative mengder.

"Siden mikrober eksisterer i et samfunn, relativ andel er viktig, "Sa DeCandia.

De fant at midd-infiserte ørekanaler hadde vesentlig forskjellige mikrobielle lokalsamfunn enn ikke-infiserte ører. Samlet artsrikdom var lavere, og relativ overflod var skjev mot en bakterieart:S. pseudintermedius, som er vanlig på canids (inkludert hunder) og kan bli et opportunistisk patogen når samfunn blir forstyrret - for eksempel ved angrep av midd.

Stafmikroben danner deretter antibiotikaresistente biofilmer som er "utrolig vanskelige" for immunsystemet å utrydde, sa DeCandia. Som et resultat, denne stammestammen er knyttet til kronisk betennelse hos mange arter.

Forskerne prøver fortsatt å avklare årsak og virkning -forhold - for eksempel om middene tar med seg staph -mikrober eller om de var tilstede, men latente til middene forårsaket nok strukturell skade til at stafylen kunne få en befolkningsboom - men strengen av korrelasjoner er tydelig:middinfeksjon er knyttet til en spredning av S. pseudintermedius, som er knyttet til kronisk betennelse forbundet med tumorigenese.

Et stort utestående spørsmål er hvorfor, av de seks Channel Island fox -underartene, bare tre har midd og bare én - Catalina Island -revene - viser betydelig svulstvekst.

Den nye studien forsterker tidligere forskning der medlemmer av vonHoldts laboratorium, inkludert Kennedy Leverett i klasse 2020, studerte endringer i hudmikrobiomet forbundet med sarkoptisk skabb, som er forårsaket av en annen arter av midd. De så på coyoter, røde rev og grårev og fant bemerkelsesverdig konsistente signaturer av mikrobiell forstyrrelse som nesten nøyaktig samsvarte med øreveskstudien:Infiserte individer hadde redusert mikrobiom -mangfold og høyere forekomst av S. pseudintermedius.

"Betraktet sammen, disse to studiene antyder at denne mikrobielle arten er en viktig aktør innen canid -mikrobiomer og kan fungere i en rekke sykdommer, "Sa DeCandia.

• Tarmbakterier hjelper til med å regulere sammentrekning og avslapning av tykktarmsmuskulaturen
• Tarmmikrober i veps hjelper til med å overvinne plantevernmidler