Исследователи Технологического института Вирджинии из Департамента биомедицинской инженерии и механики и Департамента биохимии обнаружили характеристику обычной ротовой бактерии, которая перемещается в опухоли рака поджелудочной железы, что может помочь в будущих терапевтических вмешательствах для лечения. Бактерия Fusobacterium nucleatum может играть ключевую роль в том, насколько агрессивно рак растет и распространяется по всему телу.
Рак поджелудочной железы является третьей по значимости причиной смерти от рака в Соединенных Штатах. Одна особенно агрессивная форма рака поджелудочной железы, аденокарцинома протоков поджелудочной железы, имеет ожидаемую выживаемость менее шести месяцев.
Несколько характеристик затрудняют лечение этого заболевания, в том числе его способность подавлять иммунную систему, а также его сложная локализация и структура, которые усложняют хирургическое вмешательство и проведение химиотерапии.
Скотт Вербридж, доцент биомедицинской инженерии и механики, и Барат Удаясурян, доктор философии. ’22, выпускник Школы биомедицинской инженерии и наук Университета Технологии и Уэйк-Форест Вирджинии, провел исследование бактерии, обнаруженной, среди прочего, в опухолях рака поджелудочной железы. В частности, они обнаружили способы, которыми бактерия может напрямую влиять на прогрессирование рака и устойчивость к химиотерапии.
Эти результаты представлены в выпуске журнала Science Signaling от 18 октября.
Дэниел Дж. Слейд, адъюнкт-профессор биохимии и ведущий специалист по микробам при раке и их биохимическим взаимодействиям с микроокружением опухоли, также сотрудничал с Вербриджем и Удаясуряном.
Лаборатория интегративной экологии опухолей Вербриджа уже много лет сотрудничает с командой Слэйда в исследованиях рака. Вместе они открыли роль специфического микроба F. nucleatum в стимулировании миграции раковых клеток, особенно при колоректальном раке.
Поскольку этот микроб является распространенной оральной бактерией, его часто изучали в связи с заболеваниями полости рта, такими как пародонтит и гингивит. Но мало что было известно о том, как микроб перемещается и приспосабливается к жизни в микроокружении опухоли, тем самым увеличивая агрессивность раковых новообразований. Другое исследование рака подтвердило присутствие микроба при раке поджелудочной железы, что заставило Вербриджа и его команду задаться вопросом, может ли эта бактерия также активировать миграцию опухоли в поджелудочной железе.
«Микробиом опухоли может влиять на прогрессирование рака, поэтому наша цель — лучше понять роль этих бактерий в развитии рака», — сказал Удаясурян, получивший звание выдающегося докторанта инженерного колледжа Технологического колледжа Вирджинии в 2022 году. «Только в начале 2022 года микробиом опухоли был официально признан отличительной чертой рака. Биология рака и биология инфекций обычно считались несовместимыми областями исследований, но недавнее слияние этих двух областей раскрывает фундаментальное понимание прогрессирования рака. в авангарде этой зарождающейся парадигмы, и мы находимся на переднем крае исследований, изучая то, чего раньше никто не делал».
При первом анализе миграции инфицированных раковых клеток поджелудочной железы исследователи столкнулись с неожиданным препятствием: они обнаружили, что количество мигрировавших клеток трудно поддается количественной оценке, так как общее количество, казалось, значительно превосходило популяцию клеток, которую они ожидали найти в системе. . Используя модели опухоли на чипе in vitro, Вербридж и его команда подтвердили, что этот микроб может связываться и проникать в раковые клетки поджелудочной железы, которые затем выделяют молекулы, стимулирующие ускоренный рост раковых клеток. Это открытие объяснило, почему команда увидела в своих экспериментах гораздо больше клеток, чем они ожидали. Это также позволило им выявить увеличение миграции инфицированных клеток.
В другом важном открытии они обнаружили, что микроб может инфицировать неопухолевые, нормальные клетки ткани поджелудочной железы. Когда в их экспериментах была инфицирована нормальная клетка, она продолжала расти как обычно; однако его присутствие стимулировало близлежащие раковые клетки к более быстрому росту и распространению.
Это новое понимание расширяет существующие представления о нераковых клетках внутри и вокруг опухолевых клеток и о том, как рак распространяется так агрессивно. Любая клетка, зараженная микробом, потенциально может быть более восприимчивой к раковому росту в какой-то более поздний момент или даже более склонной к метастазированию, что приводит к тому, что большинство видов рака в конечном итоге убивают своих хозяев.
Обладая пониманием того, как бактерии в опухолях влияют на рост и распространение рака, ученые могут разработать более эффективные методы химиотерапии или иммунотерапии. Эти результаты также могут помочь в разработке диагностических и прогностических инструментов для раннего выявления рака.
«Взаимодействия между хозяином и микробиомом сложны, потому что многие бактерии-резиденты на самом деле поддерживают здоровье человека и, как было показано, повышают эффективность лечения рака», — сказал Вербридж, получивший в 2020 году премию инженера за исследования. «Это делает мои исследования очень сложными. и значимым», — сказал Вербридж. «Есть еще много вопросов, и в поисках ответов мы должны быть осторожны в том, как мы потенциально пытаемся устранить вредоносные ошибки, которые могут иметь сходство со своими более полезными родственниками».
Источник: Удаясурян Б. и др. (2022) Fusobacterium nucleatum индуцирует пролиферацию и миграцию раковых клеток поджелудочной железы посредством аутокринной и паракринной передачи сигналов хозяина. Сигнализация науки. doi.org/10.1126/scisignal.abn4948 .