Běžná orální bakterie podporuje aktivitu související s progresí nádoru v buňkách rakoviny pankreatu

Běžná orální bakterie podporuje aktivitu související s progresí nádoru v buňkách rakoviny pankreatu

Výzkumníci Virginia Tech z katedry biomedicínského inženýrství a mechaniky a katedry biochemie objevili rys běžné orální bakterie, která se přemisťuje do nádorů rakoviny slinivky břišní, což může pomoci při budoucích terapeutických intervencích při léčbě. Bakterie Fusobacterium nucleatum může hrát klíčovou roli v tom, jak agresivně rakovina roste a šíří se po těle.

Rakovina slinivky je třetí nejčastější příčinou úmrtí souvisejících s rakovinou ve Spojených státech. Obzvláště agresivní forma rakoviny pankreatu, duktální adenokarcinom pankreatu, má očekávanou délku přežití méně než šest měsíců.

Léčbu onemocnění komplikuje několik znaků, včetně jeho schopnosti potlačovat imunitní systém a jeho složité lokalizace a struktury, což ztěžuje podávání chirurgického zákroku a chemoterapie.

Scott Verbridge, docent biomedicínského inženýrství a mechaniky, a Barath Udayasuryan Ph.D. ’22, absolvent Virginia Tech-Wake Forest University School of Biomedical Engineering and Sciences, prováděl výzkum bakterie nalezené mimo jiné v nádorech rakoviny slinivky břišní. A co je nejdůležitější, objevili způsoby, jak může bakterie přímo ovlivnit progresi rakoviny a odolnost vůči chemoterapii.

Tyto výsledky jsou prezentovány ve vydání Science Signaling z 18. října.

S Verbridgem a Udayasuryanem spolupracoval také Daniel J. Slade, docent biochemie a přední odborník na mikroby v rakovině a jejich biochemické interakce s nádorovým mikroprostředím.

Laboratoř integrativní ekologie nádorů společnosti Verbridge již roky spolupracuje se Sladeovým týmem na výzkumu rakoviny. Společně učinili objevy o úloze konkrétního mikroba, F. nucleatum, při podpoře migrace rakovinných buněk, zejména u rakoviny tlustého střeva.

Protože je tento mikrob běžnou ústní bakterií, byl často studován v souvislosti s onemocněními dutiny ústní, jako je parodontitida a zánět dásní. Málo se však vědělo o tom, jak mikrob vstupuje do nádorového mikroprostředí a přizpůsobuje se mu, čímž zvyšuje agresivitu rakovinných nádorů. Další výzkum rakoviny potvrdil přítomnost mikrobu v rakovině slinivky, což vedlo Verbridge a jeho tým k otázce, zda tato bakterie může také aktivovat migraci nádoru ve slinivce břišní.

"Nádorový mikrobiom může ovlivnit progresi rakoviny, takže naším cílem je lépe porozumět roli těchto bakterií při rakovině," řekl Udayasuryan, který byl v roce 2022 jmenován vynikajícím doktorandem na College of Engineering na Virginia Tech Graduate School. "Teprve počátkem roku 2022 byl nádorový mikrobiom otevřeně uznán jako charakteristický znak rakoviny. Biologie rakoviny a biologie infekce byly obvykle považovány za samostatné studijní obory, ale nedávné sloučení těchto dvou oborů odhaluje zásadní poznatky o progresi rakoviny. Zaměřujeme se na to, abychom byli v popředí tohoto vznikajícího paradigmatu, a jsme na špičce ve výzkumu a nedíváme se na věci, které dosud nebyly vyvinuty." dříve.”

Při první analýze migrace infikovaných buněk rakoviny slinivky břišní vědci narazili na neočekávanou překážku: Zjistili, že počet buněk, které migrovaly, bylo obtížné kvantifikovat, protože se zdálo, že celkový počet drasticky převyšuje buněčnou populaci, kterou v systému očekávali. Pomocí in vitro modelů tumor-on-a-chip Verbridge a jeho tým potvrdili, že tento mikrob se může vázat na rakovinné buňky slinivky a napadat je, které pak vylučují molekuly, které stimulují zrychlený růst rakovinných buněk. Toto zjištění vysvětlilo, proč tým ve svých experimentech viděl mnohem více buněk, než se očekávalo. To jim také umožnilo identifikovat zvýšení migrace infikovaných buněk.

V dalším důležitém objevu zjistili, že mikrob může infikovat nenádorové, normální buňky pankreatické tkáně. V jejich experimentech, když byla normální buňka infikována, pokračovala v normálním růstu; Jeho přítomnost však stimulovala blízké rakovinné buňky k rychlejšímu růstu a šíření.

Toto nové zjištění rozšiřuje současné představy o nerakovinných buňkách v nádorových buňkách a kolem nich a o tom, jak se rakovina tak agresivně šíří. Jakákoli buňka infikovaná mikrobem by mohla být později potenciálně náchylnější k rakovinnému bujení nebo dokonce náchylnější k metastázám, což je způsob, jakým většina rakovin zabíjí své hostitele.

Vyzbrojeni pochopením toho, jak bakterie v nádorech ovlivňují růst a šíření rakoviny, by vědci mohli vyvinout účinnější chemoterapii nebo imunoterapii. Tyto výsledky mohou také pomoci vyvinout diagnostické a prognostické nástroje k dřívější detekci rakoviny.

Ačkoli jsme ukázali, že F. nucleatum je schopen řídit proliferaci a migraci rakovinných buněk slinivky, zatím nevíme, do jaké míry se tyto výsledky přenášejí na živé systémy nebo lidské pacienty. Tyto další kroky budou důležitou budoucí prací, která by nám mohla nakonec ukázat, zda by tyto znalosti mohly vést k účinnějším terapiím šitým na míru komponentám mikrobiomu pacienta.“

Scott Verbridge, docent biomedicínského inženýrství a mechaniky

"Interakce hostitel-mikrobiom jsou složité, protože mnoho obyvatel bakterií skutečně podporuje lidské zdraví a bylo prokázáno, že zlepšují účinnost léčby rakoviny," řekl Verbridge, který v roce 2020 získal Cenu inženýrského děkana za výzkum. "To činí můj výzkum velmi složitým a smysluplným," řekl Verbridge. "Stále existuje mnoho otázek a když hledáme odpovědi, musíme být opatrní, jak bychom se mohli pokusit odstranit škodlivé brouky, které mohou sdílet podobnosti se svými užitečnějšími příbuznými."

Zdroj:

Virginia Tech

Odkaz:

Udayasuryan, B., a kol. (2022) Fusobacterium nucleatum indukuje proliferaci a migraci v buňkách rakoviny pankreatu prostřednictvím hostitelské autokrinní a parakrinní signalizace. Vědecká signalizace. doi.org/10.1126/scisignal.abn4948.

.