Bakterije, ki se skrivajo v rakavih celicah, lahko vplivajo na zdravljenje

Rakove celice so udobno zatočišče za bakterije. Ta zaključek izhaja iz natančne študije več kot 1, 000 vzorcev tumorjev različnih človeških rakov. Študij, ki ga vodijo raziskovalci z Inštituta za znanost Weizmann, odkrili bakterije, ki živijo v celicah vseh vrst raka - od možganov do kosti do raka dojke - in celo identificirale edinstvene populacije bakterij, ki prebivajo pri vsaki vrsti raka. Raziskava kaže, da bi razumevanje odnosa med rakavo celico in njenim "mini-mikrobiomom" lahko pomagalo napovedati potencialno učinkovitost nekaterih zdravil ali pa bi lahko pokazalo, v prihodnosti, načini manipulacije s temi bakterijami za izboljšanje delovanja zdravljenja proti raku. Ugotovitve te študije so bile objavljene leta Znanost in predstavljena na naslovnici.

Pred nekaj leti, Ravid Straussman iz Weizmannovega oddelka za molekularno celično biologijo je odkril bakterije, ki se skrivajo v človeških tumorskih celicah trebušne slinavke. Pokazalo se je, da bakterije ščitijo rakave celice pred zdravili za kemoterapijo z "prebavo" in inaktivacijo teh zdravil. Ko so tudi druge študije odkrile bakterije v tumorskih celicah, Straussman in njegova ekipa sta se spraševali, ali je takšno gostovanje morda pravilo, in ne izjema. Izvedeti, Dr. Deborah Nejman in Ilana Livyatan v Straussmanovi skupini in dr. Garold Fuks z Weizmannovega oddelka za fiziko kompleksnih sistemov sta sodelovali z globalno ekipo onkologov in raziskovalcev. Delo je vodil tudi dr. Noam Shental z oddelka za matematiko in računalništvo Odprte univerze v Izraelu.

Ekipa bi na koncu pripravila podrobno študijo, ki opisuje, v visoki ločljivosti, bakterije, ki živijo v teh vrstah raka - možgani, kost, prsi, pljuča, jajčnik, trebušna slinavka, kolorektalni, in kože (melanom). Odkrili so, da vsaka vrsta raka vsebuje bakterije, in da različne vrste raka hranijo različne vrste bakterij. To je bil rak dojk, vendar ki je imela največjo količino in raznolikost bakterij. Znanstveniki so pokazali, da je v tumorjih dojk mogoče najti veliko več bakterij kot v normalnem tkivu dojke, ki obdaja tumorje, in da so bile nekatere bakterije prednostno najdene v tumorskem tkivu in ne v normalnem tkivu, ki ga obdaja.

Da bi prišli do teh rezultatov, ekipa je morala premagati več izzivov. Za enega, masa bakterij v vzorcu tumorja je relativno majhna, in raziskovalci so morali najti načine, kako se osredotočiti na te drobne celice v celicah. Odpraviti so morali tudi vsako možno zunanjo kontaminacijo. V ta namen uporabili so na stotine negativnih kontrol in ustvarili vrsto računalniških filtrov, s katerimi so odstranili sledi bakterij, ki bi lahko prišle izven vzorcev tumorja.

Ekipa je lahko gojila bakterije neposredno iz človeških tumorjev dojk, rezultati pa so dokazali, da so bakterije, najdene v teh tumorjih, žive. Vizualizacija bakterij z elektronsko mikroskopijo je pokazala, da se raje gnezdijo na določenem mestu znotraj rakavih celic:blizu celičnega jedra.

Različne celice za različne bakterije

Ekipa je poročala tudi, da bakterije ne najdemo le v rakavih celicah, ampak v imunskih celicah, ki prebivajo v tumorjih. "Nekatere od teh bakterij bi lahko okrepile imunski odziv proti raku, medtem ko bi ga drugi lahko zatirali - ugotovitev, ki je lahko še posebej pomembna za razumevanje učinkovitosti nekaterih imunoterapij, "pravi dr. Straussman. Res, ko je ekipa primerjala bakterije iz skupin vzorcev melanoma, ugotovili so, da so bile v tistih tumorjih melanoma, ki so se odzvali na imunoterapijo, obogatene različne bakterije v primerjavi s tistimi, ki so se slabo odzvale.

Dr.Straussman meni, da lahko študija tudi pojasni, zakaj so nekatere bakterije všeč rakavim celicam in zakaj ima vsak rak svoj značilen mikrobiom:razlike očitno izhajajo iz izbire ugodnosti, ki jih ponuja vsaka vrsta tumorskih celic. To je, bakterije lahko živijo od določenih presnovkov, ki se prekomerno proizvajajo ali hranijo v določenih vrstah tumorjev. Na primer, ko je ekipa primerjala bakterije, najdene v pljučnih tumorjih kadilcev, z bakterijami bolnikov, ki nikoli niso kadili, odkrili so razlike. Te razlike so bolj očitno izstopale, ko so raziskovalci primerjali gene obeh skupin bakterij:tisti iz celic pljučnega raka kadilcev so imeli veliko več genov za presnovo nikotina, toluen, fenol, in druge kemikalije v cigaretah.

Poleg tega, da kažejo, da nekateri najpogostejši raki v svojih celicah skrivajo edinstveno populacijo bakterij, raziskovalci menijo, da se lahko z metodami, ki so jih razvili za identifikacijo značilnih mikrobiomov za vsako vrsto raka, odgovori na ključna vprašanja o vlogi, ki jo imajo te bakterije:ali nudijo storitev celici? Na kateri stopnji se naselijo? Kako spodbujajo ali ovirajo rast raka? Kakšen učinek imajo na odziv celice na zdravljenje proti raku?

Tumorji so kompleksni ekosistemi, za katere je znano, da vsebujejo poleg rakavih celic, imunske celice, stromalne celice, krvne žile, živci, in številne druge komponente, vse to, kar imenujemo tumorsko mikrookolje. Naše študije, pa tudi študije drugih laboratorijev, jasno dokazujejo, da so tudi bakterije sestavni del tumorskega mikrookolja. Upamo, da bomo z ugotovitvijo, kako natančno ustrezajo splošni ekologiji tumorja, lahko ugotovimo nove načine zdravljenja raka. "

Ravid Straussman, dr. Weizmannov oddelek za molekularno celično biologijo

• Študija preslikava gene, ki so bistveni za presnovno delovanje dveh skupnih bakterij
• Znanstvenik NAU sodeluje pri cepivu na osnovi trezorja za preprečevanje in zdravljenje COVID-19