Обикновената орална бактерия насърчава активността, свързана с прогресията на тумора, в раковите клетки на панкреаса

Обикновената орална бактерия насърчава активността, свързана с прогресията на тумора, в раковите клетки на панкреаса

Изследователи от Virginia Tech от катедрата по биомедицинско инженерство и механика и катедрата по биохимия са открили характеристика на обикновена орална бактерия, която се премества в тумори на рак на панкреаса, което може да помогне при бъдещи терапевтични интервенции за лечение. Бактерията Fusobacterium nucleatum може да играе ключова роля в това колко агресивно ракът расте и се разпространява в тялото.

Ракът на панкреаса е третата водеща причина за смърт, свързана с рак в Съединените щати. Особено агресивна форма на рак на панкреаса, панкреатичен дуктален аденокарцином, има очаквана преживяемост по-малко от шест месеца.

Няколко характеристики усложняват лечението на заболяването, включително способността му да потиска имунната система и сложното му местоположение и структура, които правят операцията и химиотерапията трудни за прилагане.

Скот Вербридж, доцент по биомедицинско инженерство и механика, и д-р Барат Удаясурян. ’22, възпитаник на Училището по биомедицинско инженерство и науки към университета Virginia Tech-Wake Forest, проведе изследване на бактерия, открита, наред с други неща, в тумори на рак на панкреаса. Най-важното е, че те откриха начини, по които бактерията може директно да повлияе върху прогресията на рака и резистентността към химиотерапевтично лечение.

Тези резултати са представени в броя на Science Signaling от 18 октомври.

Даниел Дж. Слейд, доцент по биохимия и водещ експерт по микробите при рак и техните биохимични взаимодействия с туморната микросреда, също работи с Вербридж и Удаясурян.

Лабораторията за интегративна туморна екология на Вербридж си сътрудничи с екипа на Слейд за изследване на рака от години. Заедно те са направили открития за ролята на определен микроб, F. nucleatum, за насърчаване на миграцията на раковите клетки, особено при рак на дебелото черво.

Тъй като този микроб е често срещана орална бактерия, той често е изследван във връзка с орални заболявания като пародонтит и гингивит. Въпреки това, малко се знаеше за това как микробът навлиза и се адаптира към туморната микросреда, като по този начин увеличава агресивността на раковите тумори. Други изследвания върху рака потвърдиха наличието на микроба в рака на панкреаса, което накара Вербридж и неговия екип да се чудят дали тази бактерия може също да активира миграцията на тумора в панкреаса.

„Туморният микробиом може да повлияе на прогресията на рака, така че нашата цел е да разберем по-добре ролята на тези бактерии при рака“, каза Удаясурян, който беше обявен за изключителен докторант за 2022 г. в Колежа по инженерство във Virginia Tech Graduate School. „Едва в началото на 2022 г. туморният микробиом беше открито признат като отличителен белег на рака. Биологията на рака и биологията на инфекцията обикновено се разглеждат като отделни области на изследване, но неотдавнашното сливане на двете области разкрива фундаментални прозрения за прогресията на рака. Нашият фокус е да бъдем в челните редици на тази нововъзникваща парадигма и ние сме на върха на изследванията и разглеждаме неща, които тепърва предстоят никой имаше преди.”

При първия анализ на миграцията на заразени ракови клетки на панкреаса, изследователите се натъкнаха на неочаквано препятствие: те откриха, че броят на клетките, които мигрираха, беше трудно да се определи количествено, тъй като общият брой изглежда драстично надвишава клетъчната популация, която очакваха в системата. Използвайки in vitro модели тумор върху чип, Вербридж и неговият екип потвърдиха, че този микроб може да се свърже и да нахлуе в раковите клетки на панкреаса, които след това отделят молекули, които стимулират ускорения растеж на раковите клетки. Това откритие обяснява защо екипът е видял толкова много повече клетки от очакваното в своите експерименти. Това също им позволи да идентифицират увеличаване на миграцията на заразени клетки.

В друго важно откритие те откриха, че микробът може да зарази нетуморни, нормални клетки на тъканта на панкреаса. В техните експерименти, когато една нормална клетка беше заразена, тя продължи да расте нормално; Присъствието му обаче стимулира близките ракови клетки да растат и да се разпространяват по-бързо.

Това ново откритие разширява настоящите идеи за нераковите клетки в и около туморните клетки и как ракът се разпространява толкова агресивно. Всяка клетка, заразена от микроба, потенциално може да бъде по-податлива на раков растеж на по-късна дата или дори по-податлива на метастази, което е начинът, по който повечето ракови заболявания убиват своите гостоприемници.

Въоръжени с разбиране за това как бактериите в туморите влияят върху растежа и разпространението на рака, учените биха могли да разработят по-ефективни лечения с химиотерапия или имунотерапия. Тези резултати могат също да помогнат за разработването на диагностични и прогностични инструменти за по-ранно откриване на рак.

Въпреки че показахме, че F. nucleatum е способен да стимулира пролиферацията и миграцията на ракови клетки на панкреаса, все още не знаем до каква степен тези резултати се пренасят в живи системи или човешки пациенти. Тези следващи стъпки ще бъдат важна бъдеща работа, която в крайна сметка може да ни покаже дали това знание може да доведе до по-ефективни терапии, съобразени с компонентите на микробиома на пациента.

Скот Вербридж, доцент по биомедицинско инженерство и механика

„Взаимодействията гостоприемник-микробиом са сложни, тъй като много бактериални обитатели всъщност поддържат човешкото здраве и е доказано, че подобряват ефективността на лечението на рак“, каза Вербридж, който спечели наградата на инженерния декан за научни изследвания за 2020 г. „Това прави изследването ми много сложно и значимо“, каза Вербридж. „Все още има много въпроси и докато търсим отговори, трябва да внимаваме как можем да се опитаме да елиминираме вредните бъгове, които могат да споделят прилики с техните по-полезни роднини.“

източник:

Virginia Tech

Справка:

Udayasuryan, B., et al. (2022) Fusobacterium nucleatum индуцира пролиферация и миграция в ракови клетки на панкреаса чрез автокринно и паракринно сигнализиране на гостоприемника. Научна сигнализация. doi.org/10.1126/scisignal.abn4948.

.