Skrivnost mikrobov, ki živijo v tumorjih

Bakterije in glive se lahko skrivajo v tumorjih in njihovi okolici. Ti mikrobni prebivalci so lahko ključnega pomena za razumevanje razvoja raka in njegovega zdravljenja.

Naša telesa so uspešna bivališča za druge oblike življenja. Naše drobovje, ust, nosu in kože. raznolike skupnosti mikrobov ki je lahko dobra in škodljivo za naše zdravje.. V zadnjih letih pa so znanstveniki našli mikrobe na še bolj presenetljivem mestu - v tumorjih.

Običajno si raka predstavljamo kot množico bolnikovih lastnih celic, ki se nepravilno obnašajo in nenadzorovano rastejo. V resnici gre za skupnosti številnih različnih vrst celic, kar je eden od razlogov, zakaj je rakave bolezni tako težko zdraviti, saj jih je težko usmeriti, ne da bi pri tem poškodovali tudi zdravo tkivo.

V tumorjih pa se nahajajo tudi celice povsem drugih oblik življenja - bakterije in glive. Nekatere uspevajo v okolici tumorja, druge pa živijo v samih rakavih celicah.

Vendar pa vloga, ki jo imajo ti mikrobi v tumorjih, do nedavnega ni bila jasno razumljena. Zdaj znanstveniki začenjajo ugotavljati, ali so ti mikroorganizmi, povezani s tumorji, pomočniki, ki pomagajo rakavim celicam pri njihovem razvoju, ali pa so le nesrečni mimoidoči, ujeti v tumorju. Odgovori bi lahko zagotovili nove pristope k zdravljenju in preprečevanju rakavih obolenj.

Fusobacterium nucleatum je pogosto povezan z usti, vendar ga najdemo tudi v številnih tumorjih (Credit: Alamy)

Fusobacterium nucleatum je pogosto povezan z usti, vendar ga najdemo tudi v številnih tumorjih (Credit: Alamy)

V študiji iz leta 2017 je Ravid Straussman, biolog za raka na Weizmannovem znanstvenem inštitutu v Rehovotu v Izraelu, s svojo ekipo dokazal, da lahko nekatere bakterije, ki živijo v človeškem raku trebušne slinavke, ščitijo tumorje z inaktivacijo običajnega kemoterapevtskega zdravila. Ugotovili so, da lahko en poseben razred bakterij, znan kot gammaproteobakterije, razgradi gemcitabin: zdravilo, ki se uporablja za zdravljenje številnih vrst raka, vključno z rakom mehurja, dojk in trebušne slinavke. S tem so tumorji postali odporni na zdravilo. Ko je ekipa z bakterijami okužila miši z rakom debelega črevesa, so tudi njihove rake postale odporne na zdravilo. Ko pa so raziskovalci mišim poleg kemoterapevtskega zdravila dali še antibiotik, je odpornost izginila.

Poleg teh ugotovitev je leta 2019 objavljena raziskava skupine z univerze Tohoku na Japonskem, ki je retrospektivno preučevala bolnike z napredovalim rakom, ki so bili zdravljeni samo s kemoterapevtikom, in bolnike, ki so poleg kemoterapije prejemali tudi antibiotik, da bi preprečili ali zdravili obstoječo okužbo. Ugotovili so, da so imeli bolniki, ki so prejemali antibiotik boljši odziv na zdravljenje.. Čeprav v študiji niso preučevali količine bakterij, ki so bile prisotne v rakavem tkivu teh bolnikov, so raziskovalci domnevali, da so antibiotiki morda odstranili bakterije, povezane s tumorjem, ki so morda ovirale zdravljenje raka.

Študije ponujajo vznemirljiv namig, kaj se lahko dogaja v tumorjih.

Straussman in njegova ekipa zdaj upajo, da bodo te študije nadgradili s kliničnim preskušanjem, v katerega bodo vključeni bolniki z rakom trebušne slinavke, pri katerih je bilo prvo zdravljenje neuspešno. Bolnikom bodo poleg kemoterapije z zdravilom gemcitabin dajali antibiotik, za katerega je znano, da deluje proti gammaproteobakterijam, da bi ugotovili, ali antibiotik izboljša njihov izid zdravljenja.

Vendar imajo bakterije pri raku morda tudi druge vloge, ne le zaščito tumorjev pred zdravljenjem z zdravili.

Leta 2020 je Straussmanova ekipa pregledala več kot 1 500 človeških tumorjev sedmih različnih vrst raka: dojke, pljuč, jajčnika, trebušne slinavke, melanoma, kosti in možganov. Ugotovili so, da so bakterije napadle vse vrste tumorjev, ki so živeli v rakavih celicah, in nekaj imunske celice. Različne vrste tumorjev so imele različne skupnosti bakterij.

Vsaka od teh bakterij se je prilagodila edinstvenemu tumorskemu mikrookolju, v katerem živi, pravi Straussman. Pri pljučnem raku smo dokazali, da imajo kadilci več bakterij, ki lahko razgradijo nikotin - metabolit, povezan s kajenjem. Pri kostnem raku smo opazili bakterije, ki presnavljajo hidroksiprolin, ki je metabolit, obogaten v kostnih tumorjih."

V številnih primerih še vedno ni jasno, ali bakterije pomagajo obolelemu, saj ohranjajo rakave celice pod nadzorom.

Bakterije, ki jih najdemo pri nekaterih vrstah raka dojk, na primer, lahko razstruplja arzenatvrsta rakotvorne snovi, za katero je znano, da povečuje tveganje za nastanek raka dojk.. Druge lahko proizvajajo kemikalijo, imenovano mikotiol, ki pomaga zmanjšati raven škodljivih reaktivnih molekul kisika, ki lahko poškodujejo DNK.

Vendar pa je vse več dokazov, da v nekaterih primerih bakterije, ki živijo v tumorjih, dejansko poslabšujejo stanje raka.

Nekatere bakterije v tumorjih dojk lahko olajšajo širjenje rakavih celic v druge dele telesa

"Vedno več člankov kaže, da so lahko del kancerogeneze," pravi Straussman. Bakterije so lahko tudi spreminjanje sposobnosti imunskega sistema, da se usmeri proti rakavim celicam in jih uniči., dodaja. "Vendar smo na tem področju še zelo daleč od površine." Po njegovih besedah bo treba še veliko več narediti, da bi preučili učinke, ki jih imajo bakterije v tumorjih na potek raka.

Nekaj namigov je že na voljo. Na primer, študija kitajskih znanstvenikov iz leta 2022 kaže, da bi lahko nekatere bakterije v tumorjih dojk olajša širjenje rakavih celic v druge dele telesa.. Raziskovalci so odkrili bakterije, ki so živele v celicah tumorjev dojk, ki so krožile v krvi miši. Te krožeče rakave celice se izločajo iz primarnega tumorja in lahko potujejo v druge dele telesa, kjer lahko metastazirajo in rastejo. Vendar so tumorske celice v krvnem obtoku izpostavljene stresu, zaradi katerega nekatere med njimi razpadejo.

Kitajski raziskovalci so ugotovili, da mikrobi v mobilnih tumorskih celicah te celice ščitijo pred nekaterimi stresnimi dejavniki, ki jih doživljajo. Zdi se, da to počnejo tako, da pomagajo reorganizirati notranje celične podporne strukture, znane kot citoskelet. zato so celice bolj robustne. Ko so znanstveniki iz mišjih tumorjev odstranili te bakterije, so tumorji izgubili sposobnost metastaziranja, čeprav je primarni rak dojke še naprej rasel.

"Vse več je dokazov, da lahko določeni mikrobi v črevesju, koži in drugih sluznicah ter v tumorjih spodbujajo rast in napredovanje tumorja ali pa ga nasprotno zavirajo," pravi Douglas Hanahan, onkolog na švicarskem inštitutu za eksperimentalne raziskave raka v Lozani v Švici in avtor knjige Značilnosti raka: Nove razsežnostiVendar je slika še vedno nejasna. "Pokrajina je zelo zapletena in čeprav obstajajo namigi, ni dokončne jasnosti o tem, kdo kaj počne."

Druge študije so preučevale Fusobacterium nucleatumustna bakterija, povezana z boleznimi dlesni., lahko pa je tudi povezana s številnimi različnimi vrstami raka.. Zdi se. te bakterije se lahko iz ust prek krvnega obtoka preselijo v celice kolorektalnega raka.. Vsaka bakterija ima na svoji površini posebne delce, ki se vežejo na površino rakavih celic in ji omogočajo, da jih kolonizira.

Bakterije lahko po namestitvi pospešijo rast in širjenje tumorjev, saj ovirajo sposobnost imunskega sistema, da uniči rakave celice. Beljakovina, ki jo proizvaja Fusobacterium nucleatum se veže na molekularni nadzorni mehanizem na površini človeških naravnih celic ubijalk in celic T, ki so ključni del obrambe imunskega sistema pred tumorji. Ta vezava zavira sposobnost celic, da uničujejo rakave celice.. Bakterije uporabljajo tudi molekularni arzenal, zaradi katerega rakave celice bolj odporna na kemoterapijo..

Poleg tega, Fusobacterium nucleatumje bil najden DNK v vzorcih človeškega raka dojk. To kaže, da vpliva tudi na tumorje drugod po telesu. V eni od raziskav so bakterije vnesli v miši z rakom na dojki, in sicer pospeši napredovanje in širjenje bolezni.. Dajanje antibiotikov mišim je to preprečilo.

Morda se zdi mamljivo vključiti antibiotike v zdravljenje raka, vendar to ni tako preprosto. Številni mikrobi v našem telesu so benigni ali celo koristni, zato bi lahko surovo zdravljenje z antibiotiki povzročilo več škode kot koristi, pravi Hanahan.

Namesto tega morajo raziskovalci poskušati razvozlati celotno kompleksnost mikrobioma, povezanega s tumorjem. V tumorjih je mogoče najti celotne skupnosti mikrobov, ki se med seboj podpirajo na nepričakovane načine.

Številne bakterije, povezane z rakom debelega črevesa in danke, lahko skupaj poslabšajo bolnikovo stanje (Kredit: Getty Images)

Številne bakterije, povezane z rakom debelega črevesa in danke, lahko skupaj poslabšajo bolnikovo stanje (Kredit: Getty Images)

Tak primer je osnovno kemoterapevtsko zdravilo za zdravljenje bolnikov z rakom debelega črevesa in danke, 5-fluorouracil (5-FU). To je se zdi, da zavira rast težavni Fusobacterium nucleatumVendar pa so nekateri sevi Escherichia coli - običajne bakterije, ki jih najdemo v črevesju, povzročijo, da je zdravilo neaktivno.

Raziskovalci pod vodstvom Susan Bullman, mikrobiolog za raka v centru Fred Hutchinson Cancer Centre v Seattlu v ZDA, je ugotovil, da neaktivna oblika 5-FU v laboratorijskih celičnih kulturah ne zavira več raka. Prav tako ni več preprečevala Fusobacterium nucleatum's rast. Bullmanova in njeni sodelavci so zato postavili hipotezo, da imajo bolniki, ki se ne odzivajo na zdravljenje s 5-FU, morda bakterije, ki zdravilo inaktivirajo. Te bakterije lahko omogočijo, da Fusobacterium nucleatum možnost za razvoj, kar poslabša stanje bolnikov.

Morda vas zanima tudi:

Vsaj Pri 33 različnih vrstah raka je bilo ugotovljeno, da so z njimi povezane kolonije bakterij.s pomočjo tehnik, ki so jih razvili na Kalifornijski univerzi v San Diegu in ki iščejo njihovo DNK. Raziskovalci menijo, da bi lahko tehnike uporabili tudi za razvoj novih načinov diagnosticiranja raka z iskanjem DNK različnih bakterij, povezanih s tumorji, v bolnikovi krvi.

Ekipa, ki je sodelovala pri tej študiji, je v študiji iz leta 2022 skupaj z Ravidom Straussmanom razkrila še eno vrsto mikrobov - glive -, ki živijo v raku. Odkrili so glive pri 35 različnih vrstah raka, od katerih so številne vsebovale različne kombinacije vrst.

"Ugotovili smo, da je v tumorjih z več bakterijami tudi več glivic, v tumorjih z manj bakterijami pa manj glivic," pravi Straussman. "Zaenkrat lahko le domnevamo, da so nekateri tumorji bolj omejeni glede prisotnosti mikrobov v njih, nekateri pa so bolj permisivni."

Podobno kot pri bakterijah se zdi, da nekatere od teh glivic manipulirajo z imunskim sistemom v prid tumorju. Gliva Malassezia globosa pospešuje razvoj ene od oblik raka trebušne slinavke. Iste glive so bile tudi pri bolnicah z rakom dojk, ki imajo običajno krajše celokupno preživetje, Straussman in njegovi sodelavci s Kalifornijske univerze v San Diegu. Druge raziskave so pokazale, da nekatere glive, prisotne v raku trebušne slinavke ugrabijo dele imunskega sistema, da spodbujajo rast tumorja..

Študija iz leta 2022 je pokazala tudi, da raka želodca, bogatega z Candida glive kažejo povečano izražanje tumorskih genov, ki spodbujajo vnetje, in da tumorji debelega črevesa, bogati z Candida DNK, je večja verjetnost, da bodo metastatske. To "je morda posledica večjega števila Candida je lahko povezana z izgubo črevesne epitelne pregrade [celic, ki obdajajo črevesje]," pravi Iliyan Iliev, mikrobiolog na univerzi Cornell, čigar ekipa je izvedla raziskavo.

Kljub hitremu razvoju teh odkritij ostaja še veliko vprašanj o odnosu med tumorji in mikrobi, ki živijo v njih. Ali imajo mikrobi sploh kakšno vlogo pri razvoju tumorja? Ali pa so le oportunistični prebivalci, ki so se prilagodili, da zaščitijo svoj rakav dom, ko ga najdejo? In ali lahko to mikrobno skupnost izkoristimo za pomoč v boju proti raku?

V prihodnjih letih lahko postane ciljno usmerjanje na tumorske mikrobe enako pomembno kot usmerjanje na rakave celice same, kar bo omogočilo zgodnejše diagnosticiranje in celo novo zdravljenje. Vendar se je to delo šele začelo.

Vir: BBC.COM

Več člankov

sl_SI