Već je duže vrijeme poznato da bakterije, mikroskopski sitni jednostanični organizmi, obitavaju u ljudskim tumorima, ali identifikacija samog mikrobioma tumora komplicirana je zbog njegove niske biomase. U jednom istraživanju napravili su sveobuhvatnu analizu proučavajući više od 1500 tumora, a što je otkriveno i kako nam to može pomoći, doznajte u nastavku.

Za početak, što je mikrobiom, a što mikrobiota?

Mikrobiota je skup svih mikroorganizama u određenom okruženju, dok je mikrobiom skup svih gena mikrobiote. Veliki broj mikroorganizama, od kojih su najbrojnije bakterije, kolonizira našu kožu te sluznice dišnog i mokraćno-spolnog sustava, no najveća je mikrobiota crijeva. Usto, pokazalo se da mikrobiom crijeva ima brojne učinke na biologiju tumora kao što je progresija tumora, proces transformacije i odgovor na terapiju tumora (uključujući imunoterapiju).

Među ljudima postoji golema varijabilnost u sastavu mikrobiote te je ona jedinstvena i svojstvena svakom čovjeku.

O istraživanju

Bakterijska DNA, RNA i lipopolisaharid (LPS, nalazi se u vanjskoj membrani gram negativnih bakterija) prisutni su u mnogim ljudskim tumorima koji su čvrstog oblika. Stoga su se u istraživanju usredotočili na sedam čvrstih tipova tumora koji predstavljaju ili uobičajene tipove raka ili vrste raka za koje je mikrobiom tumora uglavnom nepoznat, poput melanoma, raka kostiju ili mozga.

Sveukupno, profilirano je 1010 uzoraka tumora i 516 normalnih uzoraka, obuhvaćajući normalna susjedna tkiva od istih bolesnika. Također, poduzete su sve mjere da se minimalizira kontaminacija uzoraka bakterijama koja može stvarati probleme zbog niske biomase tumora.

Rezultati

Intratumorske bakterije uglavnom su unutarstanične i prisutne su i u karcinomu i u stanicama imunosnog sustava, a bakterijska 16S rRNA pronađena je većinom u citoplazmi stanica. Isključivo unutar stanica, nalaze se bakterije koje nemaju staničnu stijenku pa se ondje njihova morfološka obilježja mijenjaju u manje strukture promjenjivih oblika i veličina.

Razine bakterijske DNA u svim vrstama tumora bile su znatno veće od pronađenih u ekstrakciji DNA te u kontrolnim uzorcima, a pronađene su i u čvrstim tumorima koji nemaju izravnu vezu s vanjskim okruženjem (npr. rak jajnika, glioblastom, rak kostiju). Otkriveno je i da različite vrste tumora variraju u udjelima koji su pozitivni na bakterijsku DNA, u rasponu od samo 14,3% u melanomu do > 60% u raku dojke, gušterače i kostiju.

Zanimljivo, mikrobiom tumora dojke bogatiji je i raznovrsniji od ostalih ispitivanih vrsta tumora. Nađeno je u prosjeku 16,4 bakterijskih vrsta (najviše iz tri koljena: Proteobacteria, Firmicutes i Actinobacteria) u bilo kojem pojedinačnom uzorku tumora dojke, dok je prosjek u svim ostalim tipovima tumora bio < 9.

Usporedba rezultata

Uporabom posebnih metoda omogućena je izravna usporedba mikrobioma različitih tumora te su uočene izražene promjene između bakterijskog sastava različitih tipova tumora, ali mikrobiomi tumora iz iste vrste imaju veću tendenciju da budu sličniji. Također, zapažen je i različit mikrobiom u podtipovima istog tipa tumora. Na primjer, prilikom uspoređivanja različitih podvrsta karcinoma dojke prema njihovom receptoru za estrogen (ER), receptoru za progesteron (PR) i HER2 statusu.

Korištenjem baze podataka koja sadrži opširne informacije o metaboličkim putevima mnogih organizama, primjećeno je da su metaboličke funkcije kodirane intratumornim bakterijama povezane s kliničkim značajkama nekih podtipova tumora. Primjerice, kod raka pluća brojnije su bakterije koje razgrađuju ili koriste metabolite kemikalija iz dima cigareta, a kod koštanih tumora više je bakterija koje razgrađuju hidroksiprolin (u kostima je kolagen glavni izvor hidroksiprolina).

U budućnosti: daljnja istraživanja

Ovi podatci još ne utvrđuju jesu li intratumorske bakterije uzročnici u razvoju raka ili je njihova prisutnost odraz infekcije utvrđenih tumora. Naime, kako se tumori razvijaju njihova neorganizirana vaskulatura  može omogućiti ulazak i cirkulaciju bakterija, dok im imunosupresivno okruženje može pružiti utočište.

No, kako god bilo, utjecaj intratumorskih bakterija na različite fenotipe tumorskih stanica te na imunosni sustav i interakciju imunosnih i tumorskih stanica, svakako je od interesa za daljnja istraživanja. Boljim razumijevanjem ovih učinaka možemo otkriti nove puteve u liječenju onkoloških pacijenata.

 

Izvori

  1. Nejman D et al. The human tumor microbiome is composed of tumor type–specific intracellular bacteria. Science, 2020, 368 (6494), 973-980.
  2. LJUDSKA MIKROBIOTA – ULOGA U ZDRAVLJU I BOLESTI, 2019, http://zdravljezasve.hr/, pristupljeno 31.5.2020.

Izvor fotografije

©[Science Photo Library] via Canva.com