Bakterier som lurar i cancerceller kan påverka behandlingen

Cancerceller är bekväma fristäder för bakterier. Den slutsatsen härrör från en noggrann studie av över 1, 000 tumörprover av olika mänskliga cancerformer. Studien, som leds av forskare vid Weizmann Institute of Science, hittade bakterier som lever inuti cellerna i alla cancertyper - från hjärna till ben till bröstcancer - och till och med identifierade unika populationer av bakterier som finns i varje typ av cancer. Forskningen tyder på att förståelse av sambandet mellan en cancercell och dess "mini-mikrobiom" kan hjälpa till att förutsäga den potentiella effekten av vissa behandlingar eller kan peka på, i framtiden, till sätt att manipulera dessa bakterier för att förbättra åtgärderna mot cancerbehandlingar. Resultaten av denna studie publicerades i Vetenskap och finns på omslaget.

Många år sedan, Dr Ravid Straussman från Weizmanns avdelning för molekylär cellbiologi upptäckte bakterier som lurade i tumörer i bukspottkörteln. Bakterierna visade sig skydda cancerceller från kemoterapimedicin genom att "smälta" och inaktivera dessa läkemedel. När andra studier också hittade bakterier i tumörceller, Dr Straussman och hans team undrade om en sådan värd kan vara regeln, snarare än undantaget. Att få reda på, Drs. Deborah Nejman och Ilana Livyatan i Straussmans grupp och Dr Garold Fuks vid Weizmanns avdelning för fysik i komplexa system arbetade med ett globalt team av onkologer och forskare. Arbetet leddes också av Dr. Noam Shental vid avdelningen för matematik och datavetenskap vid Open University of Israel.

Teamet skulle i slutändan ta fram en detaljerad studie som beskriver, i hög upplösning, bakterierna som lever i dessa cancerformer - hjärnan, ben, bröst, lunga, äggstock, bukspottkörteln, kolorektal, och hud (melanom). De upptäckte att varenda cancertyp innehöll bakterier, och att olika cancertyper har olika bakteriearter. Det var bröstcancer, dock, som hade den största mängden och mångfalden av bakterier. Forskarna visade att många fler bakterier kan hittas i brösttumörer än i den normala bröstvävnaden som omger tumörerna, och att vissa bakterier företrädesvis hittades i tumörvävnaden snarare än i den normala vävnaden som omger den.

För att nå dessa resultat, laget fick övervinna flera utmaningar. För en, massan av bakterier i ett tumörprov är relativt liten, och forskarna var tvungna att hitta sätt att fokusera på dessa små celler-i-celler. De var också tvungna att eliminera eventuell yttre förorening. För detta ändamål, de använde hundratals negativa kontroller och skapade en serie beräkningsfilter för att ta bort spåren av eventuella bakterier som kan ha kommit från utanför tumörproverna.

Teamet kunde odla bakterier direkt från mänskliga brösttumörer, och resultaten visade att bakterierna som finns i dessa tumörer lever. Elektronmikroskopivisualisering av bakterierna visade att de föredrar att bo på en specifik plats inne i cancercellerna:nära cellkärnan.

Olika celler för olika bakterier

Teamet rapporterade också att bakterier inte bara finns i cancerceller, men i immunceller som finns inuti tumörer. "Några av dessa bakterier kan förstärka immunsvaret mot cancer, medan andra kan undertrycka det - en upptäckt som kan vara särskilt relevant för att förstå effektiviteten av vissa immunterapier, "säger Dr Straussman. Faktum är att när laget jämförde bakterierna från grupper av melanomprover, de fann att olika bakterier berikades i de melanomtumörer som svarade på immunterapi jämfört med dem som hade ett dåligt svar.

Dr Straussman tror att studien också kan börja förklara varför vissa bakterier gillar cancerceller och varför varje cancer har sitt eget typiska mikrobiom:skillnaderna beror tydligen på valet av bekvämligheter som erbjuds i varje typ av tumörcellsmiljö. Det är, bakterierna kan leva av vissa metaboliter som överproduceras av eller lagras inom specifika tumörtyper. Till exempel, när laget jämförde bakterierna som finns i lungtumörer från rökare med dem från patienter som aldrig rökt, de hittade avvikelser. Dessa skillnader utmärkte sig tydligare när forskarna jämförde generna för de två bakteriegrupperna:de från rökarnas lungcancerceller hade många fler gener för metabolisering av nikotin, toluen, fenol, och andra kemikalier i cigaretter.

Förutom att visa att några av de vanligaste cancerformerna skyddar unika populationer av bakterier i sina celler, forskarna tror att de metoder som de utvecklat för att identifiera signaturmikrobiomer för varje cancertyp nu kan användas för att svara på avgörande frågor om vilka roller dessa bakterier spelar:Är bakterierna friladdare på cancercellens överskottsmetaboliter, eller tillhandahåller de en tjänst till cellen? I vilket skede bosätter de sig? Hur främjar eller hindrar de cancerens tillväxt? Vilka effekter har de på cellens svar på behandlingar mot cancer?

Tumörer är komplexa ekosystem som är kända för att innehålla, förutom cancerceller, immunceller, stromaceller, blodkärl, nerver, och många fler komponenter, allt en del av det vi kallar tumörmikromiljön. Våra studier, liksom studier från andra laboratorier, visar tydligt att bakterier också är en integrerad del av tumörmikromiljön. Vi hoppas att genom att ta reda på hur de passar in i den allmänna tumörekologin, vi kan ta reda på nya sätt att behandla cancer. "

Dr Ravid Straussman, Weizmanns institution för molekylär cellbiologi

• Studie kartlägger gener som är väsentliga för metabolisk funktion hos två vanliga bakterier
• NAU-forskare samarbetar om valvbaserat vaccin för att förebygga och behandla COVID-19