A közönséges szájbaktérium elősegíti a daganat progressziójával összefüggő aktivitást a hasnyálmirigyrák sejtekben

A közönséges szájbaktérium elősegíti a daganat progressziójával összefüggő aktivitást a hasnyálmirigyrák sejtekben

Az Orvosbiológiai Mérnöki és Mechanikai Tanszék és a Biokémiai Tanszék Virginia Tech kutatói felfedezték egy gyakori szájbaktérium jellegzetességét, amely hasnyálmirigyrák daganatokká transzlokálódik, ami segíthet a jövőbeni kezelési terápiás beavatkozásokban. A Fusobacterium nucleatum baktérium kulcsszerepet játszhat a rák agresszív növekedésében és terjedésében a szervezetben.

A hasnyálmirigyrák a rákkal összefüggő halálozás harmadik vezető oka az Egyesült Államokban. A hasnyálmirigyrák egy különösen agresszív formájának, a hasnyálmirigy-duktális adenokarcinómának a túlélési ideje kevesebb, mint hat hónap.

Számos jellemző nehezíti a betegség kezelését, beleértve az immunrendszert elnyomó képességét, valamint összetett elhelyezkedését és szerkezetét, amelyek megnehezítik a műtét és a kemoterápia beadását.

Scott Verbridge, az orvosbiológiai mérnökök és mechanika docense és Barath Udayasuryan Ph.D. ’22-ben, a Virginia Tech-Wake Forest Egyetem Orvosbiológiai Mérnöki és Tudományos Karán végzett, kutatást végzett egy baktériumon, amelyet többek között a hasnyálmirigyrák daganataiban találtak. A legfontosabb, hogy felfedezték azokat a módokat, amelyek révén a baktérium közvetlenül befolyásolhatja a rák progresszióját és a kemoterápiás kezelésekkel szembeni rezisztenciát.

Ezeket az eredményeket a Science Signaling október 18-i száma mutatja be.

Daniel J. Slade, a biokémia docense és a rák mikrobáinak és a daganat mikrokörnyezetével való biokémiai kölcsönhatásainak vezető szakértője Verbridge-vel és Udayasuryannal is dolgozott.

A Verbridge Integratív Tumorökológiai Laboratóriuma évek óta együttműködik Slade csapatával a rákkutatásban. Együtt felfedezték egy adott mikroba, az F. nucleatum szerepét a rákos sejtek migrációjában, különösen a vastagbélrákban.

Mivel ez a mikroba gyakori szájbaktérium, gyakran tanulmányozták olyan szájbetegségekkel kapcsolatban, mint a parodontitis és a fogínygyulladás. Keveset tudtak azonban arról, hogy a mikroba hogyan jut be a tumor mikrokörnyezetébe, és hogyan alkalmazkodik hozzá, ezáltal növelve a rákos daganatok agresszivitását. Más rákkutatások megerősítették a mikroba jelenlétét a hasnyálmirigyrákban, ami miatt Verbridge és csapata azon töprengett, vajon ez a baktérium aktiválhatja-e a tumor migrációját a hasnyálmirigyben.

„A daganat mikrobiomja befolyásolhatja a rák progresszióját, ezért célunk az, hogy jobban megértsük ezeknek a baktériumoknak a rákban betöltött szerepét” – mondta Udayasuryan, akit 2022-ben a Virginia Tech Graduate School of Engineering College kiváló doktoranduszává neveztek ki. "Csak 2022 elején ismerték el nyíltan a daganatos mikrobiomát a rák jellemzőjeként. A rákbiológiát és az infekcióbiológiát általában külön kutatási területnek tekintették, de a két terület közelmúltbeli egyesülése alapvető betekintést enged a rák progressziójába. Arra összpontosítunk, hogy ennek a kialakulóban lévő paradigmának az élére legyünk, és még nem a kutatás élvonalába kerülünk. volt korábban.”

A fertőzött hasnyálmirigyráksejtek migrációjának első elemzése során a kutatók váratlan akadályba ütköztek: azt találták, hogy a vándorló sejtek számát nehéz volt számszerűsíteni, mert úgy tűnt, hogy a teljes szám drasztikusan meghaladta a rendszerben várt sejtpopulációt. In vitro tumor-on-a-chip modellek segítségével Verbridge és csapata megerősítette, hogy ez a mikroba képes kötődni a hasnyálmirigyráksejtekhez, és behatolni azokba, amelyek aztán olyan molekulákat választanak ki, amelyek stimulálják a rákos sejtek felgyorsult növekedését. Ez a megállapítás megmagyarázta, hogy a csapat miért látott a vártnál sokkal több sejtet kísérleteik során. Azt is lehetővé tette számukra, hogy azonosítsák a fertőzött sejtek migrációjának növekedését.

Egy másik fontos felfedezés során azt találták, hogy a mikroba képes megfertőzni a nem daganatos, normál hasnyálmirigy-szövet sejtjeit. Kísérleteik során, amikor egy normális sejt megfertőződött, az normálisan tovább nőtt; Jelenléte azonban a közeli rákos sejteket gyorsabb növekedésre és terjedésre serkentette.

Ez az új felfedezés kiterjeszti a jelenlegi elképzeléseket a daganatsejtekben és azok körüli nem rákos sejtekről, valamint arról, hogy a rák hogyan terjed olyan agresszíven. Bármely mikrobával fertőzött sejt potenciálisan fogékonyabb lehet a rákos növekedésre egy későbbi időpontban, vagy még fogékonyabb lehet az áttétek kialakulására, így a legtöbb rák megöli gazdáját.

Felfegyverkezve annak megértésével, hogy a daganatokban lévő baktériumok hogyan befolyásolják a rák növekedését és terjedését, a tudósok hatékonyabb kemoterápiás vagy immunterápiás kezeléseket dolgozhatnak ki. Ezek az eredmények segíthetnek diagnosztikai és prognosztikai eszközök kidolgozásában is a rák korábbi kimutatására.

Noha kimutattuk, hogy a F. nucleatum képes a hasnyálmirigyráksejtek proliferációjának és migrációjának előmozdítására, még nem tudjuk, hogy ezek az eredmények milyen mértékben érvényesülnek élő rendszerekben vagy emberi betegekben. Ezek a következő lépések fontos jövőbeli munkák lesznek, amelyek végső soron megmutathatják nekünk, hogy ez a tudás vezethet-e a páciens saját mikrobióma összetevőihez igazodó, hatékonyabb terápiákhoz.”

Scott Verbridge, az orvosbiológiai mérnöki és mechanikai professzor

"A gazda-mikrobióm kölcsönhatások összetettek, mivel sok baktériumlakó valóban támogatja az emberi egészséget, és kimutatták, hogy javítja a rákkezelések hatékonyságát" - mondta Verbridge, aki 2020-ban elnyerte a mérnöki dékán kutatási díját. "Ez nagyon összetetté és értelmessé teszi a kutatásomat" - mondta Verbridge. "Még mindig sok a kérdés, és a válaszok keresése közben ügyelnünk kell arra, hogyan próbáljuk meg kiküszöbölni azokat a káros hibákat, amelyek hasonlóságot mutathatnak segítőkész rokonaikkal."

Forrás:

Virginia Tech

Referencia:

Udayasuryan, B. és mtsai. (2022) A Fusobacterium nucleatum proliferációt és migrációt indukál hasnyálmirigyráksejtekben a gazdaszervezet autokrin és parakrin jelátvitelén keresztül. Tudományos jelzés. doi.org/10.1126/scisignal.abn4948.

.