Metaboliter av tarmbakterier kan positivt påverka effekten av tumörterapier

Vissa metaboliter av bakterier från tarmen gör immunceller mer aggressiva, vilket en ny studie genomförd av forskare från Würzburg och Marburg avslöjar. Resultaten kan hjälpa till att förbättra cancerterapier.

Det antas vara involverat i utvecklingen av kroniska inflammatoriska tarmsjukdomar, för att utlösa diabetes, att ansvara för fetma, även neurologiska sjukdomar som multipel skleros och Parkinsons kan ha sina orsaker här - för att inte tala om depressioner och autistiska störningar. Vi pratar om mikrobiomet - den stora samlingen av bakterier i människans tarm. Det uppskattas att varje person bär omkring 100 biljoner bakterieceller i matsmältningskanalen, som tillhör flera tusen arter.

Mikrobiomet har varit i fokus för forskning i 20 år - ända sedan en ny teknik gjorde det möjligt att analysera dessa bakterier snabbt och exakt:hög genomströmningssekvensering. Sedan dess, det har blivit en ökande mängd fynd att mikrobiomet, som ibland också kallas det andra mänskliga genomet, är inte bara av central betydelse för matsmältningen, men påverkar också, om inte kontroller, åtminstone ett stort antal kroppsfunktioner. Immunsystemet nämns särskilt ofta.

Mikrobiomet påverkar immunsystemet

Forskare vid universiteten i Würzburg och Marburg har nu för första gången lyckats experimentellt visa att bakteriella metaboliter kan öka den cytotoxiska aktiviteten hos vissa immunceller och därmed positivt påverka effektiviteten av tumörterapier. Helst, sammansättningen av bakteriearterna i mikrobiomet kan användas för att kontrollera dess inflytande på behandlingens framgång.

Forskargruppen publicerade resultaten av sin studie i tidskriften Naturkommunikation . Dr Maik Luu, postdoc i laboratoriet för professor Michael Hudecek vid Medical Clinic och Polyclinic II vid universitetssjukhuset i Würzburg, var ansvarig för upptäckten. En annan deltagare var professor Alexander Visekruna från Institute of Medical Microbiology and Hygiene vid Philipps University i Marburg, där Luu forskade innan han flyttade till Würzburg.

Fettsyror ökar aktiviteten hos mördarceller

"Vi kunde visa att de kortkedjiga fettsyrorna butyrat och, särskilt, pentanoat kan öka den cytotoxiska aktiviteten hos CD8 T -celler, "Maik Luu beskriver det centrala resultatet av den nu publicerade studien. CD8 T -celler kallas ibland också mördarceller. Som en del av immunsystemet, det är deras uppgift att specifikt döda celler som är skadliga för organismen.

Kortkedjiga fettsyror, i tur och ordning, tillhör den mest dominerande klassen av metaboliter i tarmmikrobiomet. Å ena sidan, de kan öka metabolismen av T -celler genom att inducera centrala regulatorer av energimetabolismen. Å andra sidan, de kan hämma specifika enzymer som reglerar tillgängligheten till det genetiska materialet och därmed genuttrycket i T -cellerna. Genom att göra så, de inducerar epigenetiska förändringar.

Solida tumörmodeller bekämpas mer effektivt

När kortkedjiga fettsyror omprogrammerar CD8 T-celler, ett av resultaten är ökad produktion av proinflammatoriska och cytotoxiska molekyler. "

Dr Maik Luu, Forskare

I experimentet, behandling med fettsyran pentanoat ökade förmågan hos tumörspecifika T-celler att bekämpa fasta tumörmodeller. "Vi kunde observera samma effekt när vi bekämpade tumörceller med så kallade CAR-T-celler, säger forskaren.

CAR-T-celler skrivs ut som "chimära antigenreceptor-T-celler". Medan normala T -celler till stor del är "blinda" för tumörceller, CAR T -celler kan känna igen specifika målantigener på tumörytan och förstöra cancercellerna tack vare en genetisk modifiering. Michael Hudecek är en av de ledande experterna inom CAR-T-cellforskning.

Riktad kontroll via sammansättningen av mikrobiomet

"Resultaten är ett exempel på hur metaboliter av tarmbakterier kan förändra metabolism och genreglering av våra celler och därmed positivt påverka effektiviteten av tumörterapier, "säger Maik Luu. I synnerhet användningen av CAR-T-celler mot fasta tumörer kan ha nytta av detta.

I dessa fall, terapi med genetiskt modifierade celler har hittills varit mycket mindre effektiv än behandling av hematologiska tumörer som leukemi. Detta kan förändras om CAR-T-cellerna behandlades med pentanoat eller andra kortkedjiga fettsyror innan de användes till patienter, hoppas forskarna.

Denna effekt kan specifikt utnyttjas via sammansättningen av bakteriell tarmkolonisering - särskilt eftersom Luu och de andra inblandade i studien också kunde identifiera den väsentliga pentanoatproducenten av tarmfloran:bakterien Megasphaera massiliensis.

En lång väg till kliniska tillämpningar

Dock, det är fortfarande en lång väg kvar innan de nya resultaten kommer att leda till nya behandlingar för cancerpatienter. I ett nästa steg, forskargruppen kommer inledningsvis att utöka spektrumet av undersökta tumörsjukdomar och, förutom andra fasta tumörer, titta också på hematologiska tumörsjukdomar som multipelt myelom. Dessutom, den vill undersöka hur kortkedjiga fettsyror fungerar mer intensivt för att identifiera utgångspunkter för riktade genetiska modifieringar.

• Sammansättning och struktur för nasofaryngeal mikrobiom relaterar till allvarlighetsgraden av COVID-19
• Att stimulera immunceller för att bilda speciella strukturer kan förstärka kemoterapi i bukspottskörtelcancer