Bežná orálna baktéria podporuje aktivitu spojenú s progresiou nádoru v bunkách rakoviny pankreasu

Bežná orálna baktéria podporuje aktivitu spojenú s progresiou nádoru v bunkách rakoviny pankreasu

Výskumníci z Virginia Tech z Katedry biomedicínskeho inžinierstva a mechaniky a Katedry biochémie objavili vlastnosť bežnej orálnej baktérie, ktorá sa premiestňuje do nádorov rakoviny pankreasu, čo môže pomôcť pri budúcich terapeutických zásahoch pri liečbe. Baktéria Fusobacterium nucleatum môže hrať kľúčovú úlohu v tom, ako agresívne rakovina rastie a šíri sa po tele.

Rakovina pankreasu je treťou najčastejšou príčinou úmrtí súvisiacich s rakovinou v Spojených štátoch. Obzvlášť agresívna forma rakoviny pankreasu, duktálny adenokarcinóm pankreasu, má očakávanú dĺžku prežitia menej ako šesť mesiacov.

Liečbu ochorenia komplikuje niekoľko znakov, vrátane schopnosti potláčať imunitný systém a jeho komplexnej lokalizácie a štruktúry, čo sťažuje podávanie chirurgického zákroku a chemoterapie.

Scott Verbridge, docent biomedicínskeho inžinierstva a mechaniky a Barath Udayasuryan Ph.D. ’22, absolvent Školy biomedicínskeho inžinierstva a vied Virginia Tech-Wake Forest University, uskutočnil výskum baktérie nachádzajúcej sa okrem iného v nádoroch rakoviny pankreasu. Najdôležitejšie je, že objavili spôsoby, ktorými môže baktéria priamo ovplyvniť progresiu rakoviny a odolnosť voči chemoterapii.

Tieto výsledky sú prezentované vo vydaní Science Signaling z 18. októbra.

S Verbridgeom a Udayasuryanom spolupracoval aj Daniel J. Slade, docent biochémie a popredný odborník na mikróby v rakovine a ich biochemické interakcie s nádorovým mikroprostredím.

Laboratórium integratívnej ekológie nádorov spoločnosti Verbridge už roky spolupracuje so Sladeovým tímom na výskume rakoviny. Spoločne urobili objavy o úlohe konkrétneho mikróbu, F. nucleatum, pri podpore migrácie rakovinových buniek, najmä pri rakovine hrubého čreva.

Keďže tento mikrób je bežná ústna baktéria, často sa skúmal v súvislosti s ochoreniami ústnej dutiny, ako je paradentóza a zápal ďasien. Málo sa však vedelo o tom, ako mikrób vstupuje a prispôsobuje sa nádorovému mikroprostrediu, čím sa zvyšuje agresivita rakovinových nádorov. Iný výskum rakoviny potvrdil prítomnosť mikróbov v rakovine pankreasu, čo viedlo Verbridge a jeho tím k otázke, či táto baktéria môže tiež aktivovať migráciu nádoru v pankrease.

"Nádorový mikrobióm môže ovplyvniť progresiu rakoviny, takže naším cieľom je lepšie pochopiť úlohu týchto baktérií pri rakovine," povedal Udayasuryan, ktorý bol v roku 2022 vymenovaný za vynikajúceho doktorandského študenta na Vysokej škole inžinierstva na Virginia Tech Graduate School. "Len začiatkom roku 2022 bol nádorový mikrobióm otvorene uznaný ako charakteristický znak rakoviny. Biológia rakoviny a biológia infekcií sa zvyčajne považujú za samostatné študijné odbory, ale nedávne zlúčenie týchto dvoch oblastí odhaľuje zásadný pohľad na progresiu rakoviny. Zameriavame sa na to, aby sme boli v popredí tejto vznikajúcej paradigmy a nachádzame sa na vrchole výskumu, ktorý ešte nie je k dispozícii. predtým.”

Pri prvej analýze migrácie infikovaných rakovinových buniek pankreasu výskumníci narazili na neočakávanú prekážku: Zistili, že počet migrovaných buniek bolo ťažké kvantifikovať, pretože sa zdalo, že celkový počet drasticky prevyšuje bunkovú populáciu, ktorú v systéme očakávali. Pomocou in vitro modelov tumor-on-a-chip Verbridge a jeho tím potvrdili, že tento mikrób sa môže naviazať na rakovinové bunky pankreasu a napadnúť ich, ktoré potom vylučujú molekuly, ktoré stimulujú zrýchlený rast rakovinových buniek. Toto zistenie vysvetlilo, prečo tím vo svojich experimentoch videl oveľa viac buniek, ako sa očakávalo. Tiež im to umožnilo identifikovať zvýšenie migrácie infikovaných buniek.

V ďalšom dôležitom objave zistili, že mikrób môže infikovať nenádorové, normálne bunky tkaniva pankreasu. V ich experimentoch, keď bola normálna bunka infikovaná, pokračovala v normálnom raste; Jeho prítomnosť však stimulovala blízke rakovinové bunky k rýchlejšiemu rastu a šíreniu.

Toto nové zistenie rozširuje súčasné predstavy o nerakovinových bunkách v nádorových bunkách a okolo nich a o tom, ako sa rakovina tak agresívne šíri. Akákoľvek bunka infikovaná mikróbom by mohla byť neskôr potenciálne náchylnejšia na rakovinový rast alebo dokonca náchylnejšia na metastázy, čo je spôsob, akým väčšina rakovín zabíja svojich hostiteľov.

Vyzbrojení pochopením toho, ako baktérie v nádoroch ovplyvňujú rast a šírenie rakoviny, by vedci mohli vyvinúť účinnejšiu chemoterapiu alebo imunoterapiu. Tieto výsledky môžu tiež pomôcť pri vývoji diagnostických a prognostických nástrojov na skoršie odhalenie rakoviny.

Hoci sme ukázali, že F. nucleatum je schopný riadiť proliferáciu a migráciu rakovinových buniek pankreasu, zatiaľ nevieme, do akej miery sa tieto výsledky premietajú do živých systémov alebo ľudských pacientov. Tieto ďalšie kroky budú dôležitou budúcou prácou, ktorá by nám mohla v konečnom dôsledku ukázať, či by tieto poznatky mohli viesť k efektívnejším terapiám prispôsobeným komponentom mikrobiómu samotného pacienta.“

Scott Verbridge, docent biomedicínskeho inžinierstva a mechaniky

"Interakcie hostiteľ-mikrobióm sú zložité, pretože mnohí bakteriálni obyvatelia skutočne podporujú ľudské zdravie a bolo preukázané, že zlepšujú účinnosť liečby rakoviny," povedal Verbridge, ktorý v roku 2020 získal Cenu inžinierskeho dekana za výskum. "To robí môj výskum veľmi zložitým a zmysluplným," povedal Verbridge. "Stále existuje veľa otázok a keď hľadáme odpovede, musíme byť opatrní, ako by sme sa mohli pokúsiť odstrániť škodlivé ploštice, ktoré môžu zdieľať podobnosti s ich užitočnejšími príbuznými."

Zdroj:

Virginia Tech

Referencia:

Udayasuryan, B., a kol. (2022) Fusobacterium nucleatum indukuje proliferáciu a migráciu v rakovinových bunkách pankreasu prostredníctvom hostiteľskej autokrinnej a parakrinnej signalizácie. Vedecká signalizácia. doi.org/10.1126/scisignal.abn4948.

.