Almindelig oral bakterie fremmer tumorprogressionsassocieret aktivitet i bugspytkirtelkræftceller

Almindelig oral bakterie fremmer tumorprogressionsassocieret aktivitet i bugspytkirtelkræftceller

Virginia Tech-forskere fra Institut for Biomedicinsk Teknik og Mekanik og Institut for Biokemi har opdaget et træk ved en almindelig oral bakterie, der translokerer til bugspytkirtelkræfttumorer, som kan hjælpe med fremtidige terapeutiske indgreb til behandling. Bakterien Fusobacterium nucleatum kan spille en nøglerolle i, hvor aggressivt kræft vokser og spreder sig i hele kroppen.

Kræft i bugspytkirtlen er den tredje hyppigste årsag til kræftrelaterede dødsfald i USA. En særlig aggressiv form for bugspytkirtelkræft, pancreas duktalt adenokarcinom, har en forventet overlevelse på mindre end seks måneder.

Flere træk komplicerer sygdommens behandling, herunder dens evne til at undertrykke immunsystemet og dens komplekse placering og struktur, som gør kirurgi og kemoterapi vanskelig at administrere.

Scott Verbridge, lektor i biomedicinsk teknik og mekanik, og Barath Udayasuryan Ph.D. ’22, uddannet fra Virginia Tech-Wake Forest University School of Biomedical Engineering and Sciences, forskede i en bakterie, der blandt andet findes i bugspytkirtelkræfttumorer. Vigtigst af alt opdagede de måder, hvorpå bakterien direkte kan påvirke kræftfremgang og resistens over for kemoterapibehandlinger.

Disse resultater præsenteres i 18. oktober-udgaven af ​​Science Signaling.

Daniel J. Slade, lektor i biokemi og en førende ekspert i mikrober i cancer og deres biokemiske interaktioner med tumormikromiljøet, arbejdede også med Verbridge og Udayasuryan.

Verbridges Integrative Tumor Ecology Laboratory har samarbejdet med Slades team om kræftforskning i årevis. Sammen har de gjort opdagelser om, hvilken rolle en bestemt mikrobe, F. nucleatum, spiller for at fremme kræftcellemigration, især i tyktarmskræft.

Fordi denne mikrobe er en almindelig oral bakterie, er den ofte blevet undersøgt i forbindelse med orale sygdomme som paradentose og tandkødsbetændelse. Der var dog lidt kendt om, hvordan mikroben trænger ind i og tilpasser sig tumormikromiljøer, og derved øger kræftsvulsters aggressivitet. Anden kræftforskning havde bekræftet tilstedeværelsen af ​​mikroben i bugspytkirtelkræft, hvilket fik Verbridge og hans team til at spekulere på, om denne bakterie også kunne aktivere tumormigrering i bugspytkirtlen.

"Tumormikrobiomet kan påvirke kræftfremgang, så vores mål er at bedre forstå disse bakteriers rolle i kræft," sagde Udayasuryan, der blev udnævnt til en 2022 fremragende doktorgradsstuderende ved College of Engineering ved Virginia Tech Graduate School. "Det var først i begyndelsen af ​​2022, at tumormikrobiomet åbenlyst blev anerkendt som et kendetegn for kræft. Kræftbiologi og infektionsbiologi er typisk blevet betragtet som separate studieretninger, men den nylige sammenlægning af de to felter afslører grundlæggende indsigt i kræftfremgang. Vores fokus er på at være på forkant med dette nye paradigme, og vi er endnu ikke kommet på forkant med forskningen, og vi er endnu ikke kommet på forkant med forskningen."

I den første analyse af migrationen af ​​inficerede bugspytkirtelkræftceller stødte forskerne på en uventet hindring: De fandt ud af, at antallet af celler, der migrerede, var svært at kvantificere, fordi det samlede antal så ud til at drastisk overstige den cellepopulation, de forventede i systemet. Ved hjælp af in vitro tumor-on-a-chip-modeller bekræftede Verbridge og hans team, at denne mikrobe kan binde sig til og invadere bugspytkirtelkræftceller, som derefter udskiller molekyler, der stimulerer accelereret vækst af kræftceller. Dette fund forklarede, hvorfor holdet så så mange flere celler end forventet i deres eksperimenter. Det gjorde det også muligt for dem at identificere en stigning i migrationen af ​​inficerede celler.

I en anden vigtig opdagelse fandt de ud af, at mikroben kan inficere ikke-tumorøse, normale pancreasvævsceller. I deres eksperimenter, når en normal celle blev inficeret, fortsatte den med at vokse normalt; Imidlertid stimulerede dens tilstedeværelse nærliggende kræftceller til at vokse og sprede sig hurtigere.

Denne nye opdagelse udvider nuværende ideer om ikke-kræftceller i og omkring tumorceller, og hvordan kræft spredes så aggressivt. Enhver celle, der er inficeret af mikroben, kan potentielt være mere modtagelig for kræftvækst på et senere tidspunkt eller endnu mere modtagelig for metastaser, hvilket er hvordan de fleste kræftformer dræber deres værter.

Bevæbnet med en forståelse af, hvordan bakterier i tumorer påvirker væksten og spredningen af ​​kræft, kunne forskere udvikle mere effektive kemoterapi- eller immunterapibehandlinger. Disse resultater kan også hjælpe med at udvikle diagnostiske og prognostiske værktøjer til at opdage kræft tidligere.

Selvom vi har vist, at F. nucleatum er i stand til at drive bugspytkirtelkræftcelleproliferation og migration, ved vi endnu ikke, i hvilket omfang disse resultater overføres til levende systemer eller menneskelige patienter. Disse næste trin vil være vigtigt fremtidigt arbejde, der i sidste ende kan vise os, om denne viden kan føre til mere effektive behandlinger skræddersyet til en patients egne mikrobiomkomponenter."

Scott Verbridge, lektor i biomedicinsk teknik og mekanik

"Vært-mikrobiom-interaktioner er komplekse, fordi mange bakterielle beboere faktisk understøtter menneskers sundhed og har vist sig at forbedre effektiviteten af ​​kræftbehandlinger," sagde Verbridge, der vandt en 2020 Engineering Dean's Award for Research. "Dette gør min forskning meget kompleks og meningsfuld," sagde Verbridge. "Der er stadig mange spørgsmål, og mens vi søger efter svar, skal vi være forsigtige med, hvordan vi kan forsøge at eliminere de skadelige insekter, der kan dele ligheder med deres mere hjælpsomme slægtninge."

Kilde:

Virginia Tech

Reference:

Udayasuryan, B., et al. (2022) Fusobacterium nucleatum inducerer proliferation og migration i bugspytkirtelkræftceller gennem værtsautokrin og parakrin signalering. Videnskabelig signalering. doi.org/10.1126/scisignal.abn4948.

.