Το κοινό στοματικό βακτήριο προάγει τη δραστηριότητα που σχετίζεται με την εξέλιξη του όγκου στα καρκινικά κύτταρα του παγκρέατος

Το κοινό στοματικό βακτήριο προάγει τη δραστηριότητα που σχετίζεται με την εξέλιξη του όγκου στα καρκινικά κύτταρα του παγκρέατος

Ερευνητές της Virginia Tech από το Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής και Μηχανικής και το Τμήμα Βιοχημείας ανακάλυψαν ένα χαρακτηριστικό ενός κοινού στοματικού βακτηρίου που μετατοπίζεται σε όγκους καρκίνου του παγκρέατος που μπορεί να βοηθήσουν σε μελλοντικές θεραπευτικές παρεμβάσεις για θεραπεία. Το βακτήριο Fusobacterium nucleatum μπορεί να διαδραματίσει βασικό ρόλο στο πόσο επιθετικά αναπτύσσεται και εξαπλώνεται ο καρκίνος σε όλο το σώμα.

Ο καρκίνος του παγκρέατος είναι η τρίτη κύρια αιτία θανάτου από καρκίνο στις Ηνωμένες Πολιτείες. Μια ιδιαίτερα επιθετική μορφή καρκίνου του παγκρέατος, το αδενοκαρκίνωμα του παγκρεατικού πόρου, έχει προσδόκιμο επιβίωσης μικρότερο από έξι μήνες.

Διάφορα χαρακτηριστικά περιπλέκουν τη θεραπεία της νόσου, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητάς της να καταστέλλει το ανοσοποιητικό σύστημα και της πολύπλοκης θέσης και δομής του, που καθιστούν δύσκολη τη χορήγηση χειρουργικής επέμβασης και χημειοθεραπείας.

Ο Scott Verbridge, αναπληρωτής καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής και μηχανικής, και ο Barath Udayasuryan Ph.D. Το ’22, απόφοιτος της Σχολής Βιοϊατρικής Μηχανικής και Επιστημών του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια Tech-Wake Forest, διεξήγαγε έρευνα για ένα βακτήριο που βρέθηκε, μεταξύ άλλων, σε όγκους καρκίνου του παγκρέατος. Το πιο σημαντικό, ανακάλυψαν τρόπους με τους οποίους το βακτήριο μπορεί να επηρεάσει άμεσα την εξέλιξη του καρκίνου και την αντίσταση στις θεραπείες χημειοθεραπείας.

Αυτά τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο τεύχος της 18ης Οκτωβρίου του Science Signaling.

Daniel J. Slade, außerordentlicher Professor für Biochemie und führender Experte für Mikroben bei Krebs und ihre biochemischen Wechselwirkungen mit der Mikroumgebung des Tumors, arbeitete ebenfalls mit Verbridge und Udayasuryan zusammen.

Το Integrative Tumor Ecology Laboratory του Verbridge συνεργάζεται με την ομάδα του Slade στην έρευνα για τον καρκίνο εδώ και χρόνια. Μαζί έχουν κάνει ανακαλύψεις σχετικά με το ρόλο ενός συγκεκριμένου μικροβίου, του F. nucleatum, στην προώθηση της μετανάστευσης των καρκινικών κυττάρων, ιδιαίτερα στον καρκίνο του παχέος εντέρου.

Επειδή αυτό το μικρόβιο είναι ένα κοινό στοματικό βακτήριο, έχει συχνά μελετηθεί σε σχέση με στοματικές ασθένειες όπως η περιοδοντίτιδα και η ουλίτιδα. Ωστόσο, λίγα ήταν γνωστά για το πώς το μικρόβιο εισέρχεται και προσαρμόζεται στα μικροπεριβάλλοντα του όγκου, αυξάνοντας έτσι την επιθετικότητα των καρκινικών όγκων. Άλλες έρευνες για τον καρκίνο είχαν επιβεβαιώσει την παρουσία του μικροβίου στον καρκίνο του παγκρέατος, με αποτέλεσμα ο Verbridge και η ομάδα του να αναρωτηθούν εάν αυτό το βακτήριο θα μπορούσε επίσης να ενεργοποιήσει τη μετανάστευση του όγκου στο πάγκρεας.

«Το μικροβίωμα του όγκου μπορεί να επηρεάσει την εξέλιξη του καρκίνου, επομένως ο στόχος μας είναι να κατανοήσουμε καλύτερα τον ρόλο αυτών των βακτηρίων στον καρκίνο», δήλωσε ο Udayasuryan, ο οποίος ονομάστηκε Εξαιρετικός Διδάκτορας του 2022 στο College of Engineering στο Virginia Tech Graduate School. "Μόλις στις αρχές του 2022 το μικροβίωμα του όγκου αναγνωρίστηκε φανερά ως χαρακτηριστικό γνώρισμα του καρκίνου. Η βιολογία του καρκίνου και η βιολογία λοιμώξεων συνήθως θεωρούνται ξεχωριστά πεδία μελέτης, αλλά η πρόσφατη συγχώνευση των δύο πεδίων αποκαλύπτει θεμελιώδεις γνώσεις για την εξέλιξη του καρκίνου. Η εστίασή μας είναι να είμαστε στην πρώτη γραμμή αυτής της αναδυόμενης έρευνας. ένας είχε πριν."

Στην πρώτη ανάλυση της μετανάστευσης των μολυσμένων καρκινικών κυττάρων του παγκρέατος, οι ερευνητές αντιμετώπισαν ένα απροσδόκητο εμπόδιο: Διαπίστωσαν ότι ο αριθμός των κυττάρων που μετανάστευσαν ήταν δύσκολο να ποσοτικοποιηθεί επειδή ο συνολικός αριθμός φαινόταν να ξεπερνά δραστικά τον κυτταρικό πληθυσμό που περίμεναν στο σύστημα. Χρησιμοποιώντας in vitro μοντέλα όγκου σε τσιπ, ο Verbridge και η ομάδα του επιβεβαίωσαν ότι αυτό το μικρόβιο μπορεί να συνδεθεί και να εισβάλει στα καρκινικά κύτταρα του παγκρέατος, τα οποία στη συνέχεια εκκρίνουν μόρια που διεγείρουν την επιταχυνόμενη ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων. Αυτό το εύρημα εξήγησε γιατί η ομάδα είδε τόσα περισσότερα κύτταρα από ό,τι αναμενόταν στα πειράματά της. Τους επέτρεψε επίσης να εντοπίσουν μια αύξηση στη μετανάστευση των μολυσμένων κυττάρων.

Σε μια άλλη σημαντική ανακάλυψη, ανακάλυψαν ότι το μικρόβιο μπορεί να μολύνει μη ογκώδη, φυσιολογικά κύτταρα παγκρεατικού ιστού. Στα πειράματά τους, όταν ένα φυσιολογικό κύτταρο μολύνθηκε, συνέχιζε να αναπτύσσεται κανονικά. Ωστόσο, η παρουσία του ώθησε τα κοντινά καρκινικά κύτταρα να αναπτυχθούν και να εξαπλωθούν ταχύτερα.

Αυτό το νέο εύρημα επεκτείνει τις τρέχουσες ιδέες για τα μη καρκινικά κύτταρα μέσα και γύρω από τα καρκινικά κύτταρα και πώς ο καρκίνος εξαπλώνεται τόσο επιθετικά. Οποιοδήποτε κύτταρο μολυνθεί από το μικρόβιο θα μπορούσε ενδεχομένως να είναι πιο επιρρεπές σε καρκινική ανάπτυξη σε μεταγενέστερη ημερομηνία ή ακόμη πιο ευαίσθητο σε μετάσταση, με τον οποίο οι περισσότεροι καρκίνοι σκοτώνουν τους ξενιστές τους.

Οπλισμένοι με την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα βακτήρια στους όγκους επηρεάζουν την ανάπτυξη και την εξάπλωση του καρκίνου, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να αναπτύξουν πιο αποτελεσματικές θεραπείες χημειοθεραπείας ή ανοσοθεραπείας. Αυτά τα αποτελέσματα μπορεί επίσης να βοηθήσουν στην ανάπτυξη διαγνωστικών και προγνωστικών εργαλείων για την έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου.

Αν και δείξαμε ότι το F. nucleatum είναι ικανό να οδηγήσει τον πολλαπλασιασμό και τη μετανάστευση των καρκινικών κυττάρων του παγκρέατος, δεν γνωρίζουμε ακόμη τον βαθμό στον οποίο αυτά τα αποτελέσματα μεταφράζονται σε ζωντανά συστήματα ή σε ανθρώπους ασθενείς. Αυτά τα επόμενα βήματα θα είναι σημαντική μελλοντική εργασία που θα μπορούσε τελικά να μας δείξει εάν αυτή η γνώση θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο αποτελεσματικές θεραπείες προσαρμοσμένες στα συστατικά του μικροβιώματος του ίδιου του ασθενούς».

Scott Verbridge, αναπληρωτής καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής και μηχανικής

«Οι αλληλεπιδράσεις ξενιστή-μικροβίου είναι περίπλοκες επειδή πολλοί κάτοικοι βακτηρίων υποστηρίζουν πραγματικά την ανθρώπινη υγεία και έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα των θεραπειών για τον καρκίνο», δήλωσε ο Verbridge, ο οποίος κέρδισε το βραβείο Engineering Dean's Award for Research το 2020. «Αυτό κάνει την έρευνά μου πολύ περίπλοκη και ουσιαστική», είπε ο Βέρμπριτζ. «Υπάρχουν ακόμη πολλές ερωτήσεις και καθώς αναζητούμε απαντήσεις, πρέπει να είμαστε προσεκτικοί σχετικά με το πώς μπορούμε να προσπαθήσουμε να εξαλείψουμε τα επιβλαβή σφάλματα που μπορεί να μοιράζονται ομοιότητες με τους πιο χρήσιμους συγγενείς τους».

Πηγή:

Virginia Tech

Αναφορά:

Udayasuryan, Β., et al. (2022) Το Fusobacterium nucleatum προκαλεί πολλαπλασιασμό και μετανάστευση στα καρκινικά κύτταρα του παγκρέατος μέσω της αυτοκρινούς και παρακρινής σηματοδότησης του ξενιστή. Επιστημονική σηματοδότηση. doi.org/10.1126/scisignal.abn4948.

.