Baktérie číhajúce v rakovinotvorných bunkách môžu ovplyvniť liečbu

Cyklus rakovinotvorných buniek je útočiskom baktérií. Tento záver vyplýva z dôslednej štúdie viac ako 1 000 vzoriek nádorov rôznych ľudských rakovín. Štúdium, na čele s výskumníkmi z Weizmann Institute of Science, našiel baktérie žijúce v bunkách všetkých typov rakoviny - od mozgu cez kosť až po rakovinu prsníka - a dokonca identifikoval jedinečné populácie baktérií žijúcich v každom type rakoviny. Výskum naznačuje, že pochopenie vzťahu medzi rakovinotvornou bunkou a jej „minimikrobiómom“ môže pomôcť predpovedať potenciálnu účinnosť určitých liečebných postupov alebo môže poukázať na to, v budúcnosti, spôsobov manipulácie s týmito baktériami na zvýšenie účinku protirakovinových ošetrení. Zistenia tejto štúdie boli publikované v Veda a uvedené na obálke.

Pred niekoľkými rokmi, Doktor Ravid Straussman z Weizmannovho oddelenia molekulárnej bunkovej biológie objavil baktérie, ktoré sa skrývajú v ľudských nádorových bunkách pankreasu. Ukázalo sa, že baktérie chránia rakovinové bunky pred chemoterapiou „strávením“ a deaktiváciou týchto liekov. Keď iné štúdie zistili aj baktérie v nádorových bunkách, Dr. Straussman a jeho tím sa pýtali, či môže byť takéto hosťovanie pravidlom, skôr ako výnimka. Zistiť, Dr. Deborah Nejman a Ilana Livyatan zo Straussmanovej skupiny a doktor Garold Fuks z Weizmannovho oddelenia fyziky komplexných systémov spolupracovali s globálnym tímom onkológov a výskumníkov. Prácu viedol aj doktor Noam Shental z oddelenia matematiky a informatiky na Open University of Israel.

Tím by nakoniec vypracoval podrobnú štúdiu popisujúcu, vo vysokom rozlíšení, baktérie žijúce v týchto rakovinách - mozog, kosť, prsník, pľúca, vaječník, pankreas, kolorektálny, a koža (melanóm). Zistili, že každý typ rakoviny obsahuje baktérie, a že rôzne druhy rakoviny nesú rôzne druhy baktérií. Išlo o rakovinu prsníka, však ktoré mali najväčšie množstvo a rozmanitosť baktérií. Vedci dokázali, že v nádoroch prsníka sa nachádza oveľa viac baktérií ako v normálnom prsnom tkanive, ktoré ich obklopuje. a že niektoré baktérie sa prednostne nachádzajú v nádorovom tkanive, a nie v normálnom tkanive, ktoré ho obklopuje.

Aby sme dospeli k týmto výsledkom, tím musel prekonať niekoľko výziev. Pre jedného, hmotnosť baktérií vo vzorke nádoru je relatívne malá, a vedci museli nájsť spôsoby, ako sa zamerať na tieto malé bunky v bunkách. Tiež museli odstrániť akékoľvek možné vonkajšie znečistenie. Do tohto konca, použili stovky negatívnych kontrol a vytvorili sériu výpočtových filtrov na odstránenie stôp akýchkoľvek baktérií, ktoré mohli pochádzať zvonku vzoriek nádorov.

Tímu sa podarilo pestovať baktérie priamo z ľudských nádorov prsníka, a výsledky dokázali, že baktérie nachádzajúce sa v týchto nádoroch sú živé. Vizualizácia baktérií elektrónovou mikroskopiou ukázala, že sa radšej usadia na konkrétnom mieste vnútri rakovinotvorných buniek:v blízkosti jadra bunky.

Rôzne bunky pre rôzne baktérie

Tím tiež uviedol, že baktérie sa nachádzajú nielen v rakovinových bunkách, ale v imunitných bunkách, ktoré sa nachádzajú vo vnútri nádorov. „Niektoré z týchto baktérií môžu posilniť protirakovinovú imunitnú odpoveď, zatiaľ čo iní by to mohli potláčať - zistenie, ktoré môže byť obzvlášť dôležité pre pochopenie účinnosti určitých imunoterapií, "hovorí doktor Straussman. Skutočne, keď tím porovnával baktérie zo skupín vzoriek melanómu, zistili, že v týchto melanómových nádoroch, ktoré reagovali na imunoterapiu, boli obohatené rôzne baktérie, v porovnaní s tými, ktoré mali slabú odpoveď.

Doktor Straussman si myslí, že štúdia môže tiež začať vysvetľovať, prečo niektoré baktérie majú radi rakovinové bunky a prečo má každá rakovina svoj vlastný typický mikrobióm:rozdiely zrejme závisia od výberu vybavenia ponúkaného v každom druhu prostredia nádorových buniek. To znamená, baktérie môžu žiť z určitých metabolitov, ktoré sú nadprodukované špecifickými typmi nádorov alebo sú v nich uložené. Napríklad, keď tím porovnal baktérie nachádzajúce sa v pľúcnych nádoroch od fajčiarov s baktériami od pacientov, ktorí nikdy nefajčili, zistili odchýlky. Tieto rozdiely vynikli jasnejšie, keď vedci porovnali gény dvoch skupín baktérií:tie z buniek rakoviny pľúc fajčiarov mali oveľa viac génov na metabolizáciu nikotínu, toluén, fenol, a ďalšie chemikálie v cigaretách.

Okrem toho, že sa ukazuje, že niektoré z najbežnejších druhov rakoviny chránia v bunkách jedinečné populácie baktérií, vedci sa domnievajú, že metódy, ktoré vyvinuli na identifikáciu podpisových mikrobiómov pre každý typ rakoviny, je teraz možné použiť na zodpovedanie zásadných otázok o úlohách, ktoré tieto baktérie zohrávajú:Sú baktérie, ktoré voľne zásobujú nadbytočné metabolity rakovinotvorných buniek, alebo poskytujú bunke službu? V ktorej fáze sa usídlia? Ako podporujú alebo brzdia rast rakoviny? Aké účinky majú na reakciu bunky na protirakovinové liečby?

Nádory sú komplexné ekosystémy, o ktorých je známe, že obsahujú, okrem rakovinotvorných buniek imunitné bunky, stromálne bunky, cievy, nervy, a mnoho ďalších komponentov, všetko je súčasťou toho, čo označujeme ako mikroprostredie nádoru. Naše štúdie, ako aj štúdie iných laboratórií, jasne ukazujú, že baktérie sú tiež neoddeliteľnou súčasťou nádorového mikroprostredia. Dúfame, že zistením, ako presne zapadajú do všeobecnej ekológie nádorov, môžeme prísť na nové spôsoby liečenia rakoviny. “

Dr. Ravid Straussman, Weizmannovo oddelenie biológie molekulárnych buniek

• Štúdia mapuje gény nevyhnutné pre metabolickú funkciu dvoch bežných baktérií
• Vedec NAU spolupracujúci na vakcíne založenej na trezore na prevenciu a liečbu COVID-19