Vanlig oral bakterie främjar tumörprogressionsassocierad aktivitet i pankreascancerceller

Vanlig oral bakterie främjar tumörprogressionsassocierad aktivitet i pankreascancerceller

Virginia Tech-forskare från Institutionen för biomedicinsk teknik och mekanik och Institutionen för biokemi har upptäckt en egenskap hos en vanlig oral bakterie som translokerar till cancertumörer i bukspottkörteln som kan hjälpa till med framtida terapeutiska ingrepp för behandling. Bakterien Fusobacterium nucleatum kan spela en nyckelroll i hur aggressivt cancer växer och sprids i hela kroppen.

Bukspottkörtelcancer är den tredje vanligaste orsaken till cancerrelaterad död i USA. En särskilt aggressiv form av pankreascancer, pankreatisk duktalt adenokarcinom, har en förväntad överlevnad på mindre än sex månader.

Flera egenskaper komplicerar sjukdomens behandling, inklusive dess förmåga att dämpa immunförsvaret och dess komplexa placering och struktur, vilket gör kirurgi och kemoterapi svåra att administrera.

Scott Verbridge, docent i biomedicinsk teknik och mekanik, och Barath Udayasuryan Ph.D. ’22, examen från Virginia Tech-Wake Forest University School of Biomedical Engineering and Sciences, forskade på en bakterie som bland annat finns i cancertumörer i bukspottkörteln. Viktigast av allt, de upptäckte sätt på vilka bakterien direkt kan påverka cancerprogression och resistens mot kemoterapibehandlingar.

Dessa resultat presenteras i numret av Science Signaling den 18 oktober.

Daniel J. Slade, docent i biokemi och en ledande expert på mikrober i cancer och deras biokemiska interaktioner med tumörens mikromiljö, arbetade också med Verbridge och Udayasuryan.

Verbridges Integrative Tumor Ecology Laboratory har samarbetat med Slades team om cancerforskning i flera år. Tillsammans har de gjort upptäckter om rollen av en viss mikrob, F. nucleatum, för att främja cancercellsmigration, särskilt vid tjocktarmscancer.

Eftersom denna mikrob är en vanlig oral bakterie har den ofta studerats i samband med orala sjukdomar som parodontit och gingivit. Lite var dock känt om hur mikroben kommer in i och anpassar sig till tumörmikromiljöer, vilket ökar aggressiviteten hos cancertumörer. Annan cancerforskning hade bekräftat förekomsten av mikroben i bukspottkörtelcancer, vilket ledde till att Verbridge och hans team undrade om denna bakterie också kan aktivera tumörmigrering i bukspottkörteln.

"Tumörmikrobiomet kan påverka cancerutvecklingen, så vårt mål är att bättre förstå rollen av dessa bakterier i cancer", säger Udayasuryan, som utsågs till en 2022 enastående doktorand vid College of Engineering vid Virginia Tech Graduate School. "Det var först i början av 2022 som tumörmikrobiomet öppet erkändes som ett kännetecken för cancer. Cancerbiologi och infektionsbiologi har vanligtvis setts som separata studieområden, men den senaste sammanslagningen av de två områdena avslöjar grundläggande insikter om cancerprogression. Vårt fokus ligger på att ligga i framkanten av detta framväxande paradigm, och vi är ännu inte i framkant av forskningen, och vi är ännu inte i framkant av forskningen."

I den första analysen av migrationen av infekterade pankreascancerceller mötte forskarna ett oväntat hinder: de fann att antalet celler som migrerade var svårt att kvantifiera eftersom det totala antalet verkade drastiskt överstiga den cellpopulation som de förväntade sig i systemet. Genom att använda in vitro-tumör-på-ett-chip-modeller bekräftade Verbridge och hans team att denna mikrob kan binda till och invadera pankreascancerceller, som sedan utsöndrar molekyler som stimulerar accelererad tillväxt av cancerceller. Detta fynd förklarade varför teamet såg så många fler celler än förväntat i sina experiment. Det gjorde det också möjligt för dem att identifiera en ökning av migrationen av infekterade celler.

I en annan viktig upptäckt fann de att mikroben kan infektera icke-tumörösa, normala pankreatiska vävnadsceller. I deras experiment, när en normal cell infekterades, fortsatte den att växa normalt; Men dess närvaro stimulerade närliggande cancerceller att växa och sprida sig snabbare.

Denna nya upptäckt utökar nuvarande idéer om icke-cancerceller i och runt tumörceller och hur cancer sprider sig så aggressivt. Alla celler som är infekterade av mikroben kan potentiellt vara mer mottagliga för cancertillväxt vid ett senare tillfälle eller ännu mer mottagliga för metastaser, vilket är hur de flesta cancerformer dödar sina värdar.

Beväpnade med en förståelse för hur bakterier i tumörer påverkar tillväxten och spridningen av cancer, kan forskare utveckla effektivare kemoterapi eller immunterapibehandlingar. Dessa resultat kan också hjälpa till att utveckla diagnostiska och prognostiska verktyg för att upptäcka cancer tidigare.

Även om vi har visat att F. nucleatum kan driva proliferation och migration av pankreascancerceller, vet vi ännu inte i vilken utsträckning dessa resultat översätts till levande system eller mänskliga patienter. Dessa nästa steg kommer att vara ett viktigt framtida arbete som i slutändan kan visa oss om denna kunskap kan leda till effektivare terapier skräddarsydda för en patients egna mikrobiomkomponenter."

Scott Verbridge, docent i biomedicinsk teknik och mekanik

"Värd-mikrobiom-interaktioner är komplexa eftersom många bakterieinvånare faktiskt stödjer människors hälsa och har visat sig förbättra effektiviteten av cancerbehandlingar", säger Verbridge, som vann en 2020 Engineering Dean's Award for Research. "Detta gör min forskning mycket komplex och meningsfull," sa Verbridge. "Det finns fortfarande många frågor, och när vi söker efter svar måste vi vara försiktiga med hur vi kan försöka eliminera de skadliga buggar som kan dela likheter med sina mer hjälpsamma släktingar."

Källa:

Virginia Tech

Hänvisning:

Udayasuryan, B., et al. (2022) Fusobacterium nucleatum inducerar proliferation och migration i pankreascancerceller genom värd autokrin och parakrin signalering. Vetenskaplig signalering. doi.org/10.1126/scisignal.abn4948.

.