Powszechna bakteria jamy ustnej promuje aktywność związaną z progresją nowotworu w komórkach raka trzustki

Powszechna bakteria jamy ustnej promuje aktywność związaną z progresją nowotworu w komórkach raka trzustki

Naukowcy z Virginia Tech z Wydziału Inżynierii Biomedycznej i Mechaniki oraz Wydziału Biochemii odkryli cechę powszechnej bakterii jamy ustnej, która przemieszcza się do guzów raka trzustki, co może pomóc w przyszłych interwencjach terapeutycznych. Bakteria Fusobacterium jądro może odgrywać kluczową rolę w agresywnym rozwoju i rozprzestrzenianiu się nowotworu w organizmie.

Rak trzustki jest trzecią najczęstszą przyczyną zgonów spowodowanych nowotworem w Stanach Zjednoczonych. Szczególnie agresywna postać raka trzustki, gruczolakorak przewodowy trzustki, ma oczekiwaną długość przeżycia krótszą niż sześć miesięcy.

Leczenie tej choroby komplikuje kilka cech, w tym jej zdolność do tłumienia układu odpornościowego oraz złożona lokalizacja i struktura, które utrudniają zastosowanie operacji i chemioterapii.

Scott Verbridge, profesor nadzwyczajny inżynierii biomedycznej i mechaniki oraz dr Barath Udayasuryan. ’22, absolwentka Virginia Tech-Wake Forest University School of Biomedical Engineering and Sciences, prowadziła badania nad bakterią występującą m.in. w guzach raka trzustki. Co najważniejsze, odkryli, w jaki sposób bakteria może bezpośrednio wpływać na progresję nowotworu i oporność na chemioterapię.

Wyniki te zaprezentowano w wydaniu Science Signaling z 18 października.

Daniel J. Slade, profesor biochemii i wiodący ekspert w dziedzinie drobnoustrojów wywołujących raka i ich biochemicznych interakcji z mikrośrodowiskiem nowotworu, również współpracował z Verbridge i Udayasuryanem.

Laboratorium Integracyjnej Ekologii Nowotworów firmy Verbridge od lat współpracuje z zespołem Slade'a w zakresie badań nad rakiem. Wspólnie dokonali odkryć na temat roli konkretnego drobnoustroju, F. jądro, w promowaniu migracji komórek nowotworowych, zwłaszcza w przypadku raka okrężnicy.

Ponieważ drobnoustrój ten jest powszechną bakterią jamy ustnej, często badano go w związku z chorobami jamy ustnej, takimi jak zapalenie przyzębia i zapalenie dziąseł. Niewiele jednak wiadomo na temat sposobu, w jaki drobnoustrój przedostaje się do mikrośrodowiska nowotworu i dostosowuje się do niego, zwiększając w ten sposób agresywność guzów nowotworowych. Inne badania nad nowotworem potwierdziły obecność drobnoustroju w raku trzustki, co skłoniło Verbridge’a i jego zespół do zastanowienia się, czy bakteria ta może również aktywować migrację guza w trzustce.

„Mikrobiom guza może wpływać na progresję nowotworu, dlatego naszym celem jest lepsze zrozumienie roli tych bakterii w nowotworach” – powiedział Udayasuryan, który w 2022 r. został nazwany wybitnym doktorantem w College of Engineering w Virginia Tech Graduate School. „Dopiero na początku 2022 r. mikrobiom nowotworowy został otwarcie uznany za cechę charakterystyczną raka. Biologię nowotworów i biologię infekcji zwykle postrzegano jako odrębne dziedziny badań, ale niedawne połączenie tych dwóch dziedzin ujawnia fundamentalne spostrzeżenia na temat postępu nowotworu. Skupiamy się na byciu w czołówce tego wyłaniającego się paradygmatu, jesteśmy w czołówce badań i patrzymy na rzeczy, które dopiero nadejdą, czego nikt wcześniej nie miał zanim."

Podczas pierwszej analizy migracji zakażonych komórek raka trzustki badacze napotkali nieoczekiwaną przeszkodę: odkryli, że liczbę migrujących komórek trudno określić ilościowo, ponieważ wydawało się, że całkowita liczba drastycznie przekracza populację komórek oczekiwaną w systemie. Wykorzystując modele in vitro guza na chipie, Verbridge i jego zespół potwierdzili, że drobnoustrój ten może wiązać się z komórkami raka trzustki i atakować je, które następnie wydzielają cząsteczki stymulujące przyspieszony wzrost komórek nowotworowych. To odkrycie wyjaśnia, dlaczego zespół zobaczył w swoich eksperymentach o wiele więcej komórek, niż oczekiwano. Pozwoliło im to również zidentyfikować wzrost migracji zakażonych komórek.

Dokonując innego ważnego odkrycia, odkryli, że drobnoustrój może infekować nienowotworowe, prawidłowe komórki tkanki trzustki. W ich eksperymentach zainfekowana normalna komórka nadal rosła normalnie; Jednak jego obecność pobudzała pobliskie komórki nowotworowe do szybszego wzrostu i rozprzestrzeniania się.

To nowe odkrycie rozszerza aktualne poglądy na temat komórek nienowotworowych w komórkach nowotworowych i wokół nich oraz na temat agresywnego rozprzestrzeniania się raka. Każda komórka zakażona drobnoustrojem może być potencjalnie bardziej podatna na rozwój nowotworu w późniejszym czasie lub nawet bardziej podatna na przerzuty, co powoduje, że większość nowotworów zabija swoich żywicieli.

Uzbrojeni w wiedzę na temat wpływu bakterii występujących w nowotworach na wzrost i rozprzestrzenianie się nowotworu naukowcy mogliby opracować skuteczniejsze metody chemioterapii lub immunoterapii. Wyniki te mogą również pomóc w opracowaniu narzędzi diagnostycznych i prognostycznych umożliwiających wcześniejsze wykrywanie raka.

Chociaż wykazaliśmy, że F. jądro jest zdolne do napędzania proliferacji i migracji komórek raka trzustki, nie wiemy jeszcze, w jakim stopniu wyniki te przekładają się na żywe organizmy lub ludzi. Te kolejne kroki będą ważnymi przyszłymi pracami, które ostatecznie mogą nam pokazać, czy wiedza ta może prowadzić do skuteczniejszych terapii dostosowanych do składników mikrobiomu pacjenta”.

Scott Verbridge, profesor nadzwyczajny inżynierii biomedycznej i mechaniki

„Interakcje między gospodarzem a mikrobiomem są złożone, ponieważ wiele mieszkańców bakterii faktycznie wspiera zdrowie ludzkie i, jak wykazano, poprawia skuteczność leczenia raka” – powiedział Verbridge, który zdobył nagrodę dziekana ds. badań technicznych w 2020 r. „To sprawia, że ​​moje badania są bardzo złożone i znaczące” – stwierdził Verbridge. „Nadal istnieje wiele pytań i szukając odpowiedzi, musimy zachować ostrożność, próbując wyeliminować szkodliwe błędy, które mogą być podobne do swoich bardziej pomocnych krewnych”.

Źródło:

Technik Wirginii

Odniesienie:

Udayasuryan, B. i in. (2022) Fusobacterium jądro indukuje proliferację i migrację w komórkach raka trzustki poprzez sygnalizację autokrynną i parakrynną gospodarza. Sygnalizacja naukowa. doi.org/10.1126/scisignal.abn4948.

.