Quando si altera il microbioma presente nel nostro intestino, sulla nostra pelle, nei tratti respiratorio e urogenitale, nelle ghiandole mammarie, in tutti i distretti del nostro corpo, possono prosperare batteri cattivi che eludono la risposta immunitaria, possono vivere non solo tra le cellule ma anche all’ interno delle stesse cellule tumorali e persino all’interno delle cellule immunitarie causando la crescita di tumori e possono promuove metastasi che si diffondono lontano dal tumore originale.
Un numero insondabile di batteri vive dentro e sui nostri corpi; la maggior parte offre alcuni vantaggi. Ora i ricercatori hanno scoperto che alcune specie di batteri proteggono effettivamente le cellule tumorali. Questa scoperta potrebbe ispirare nuove strategie per combattere il cancro.
ILLUSTRAZIONE DI RUSSELL KIGHTLEY, BIBLIOTECA FOTOGRAFICA DELLA SCIENZA
SCIENZA
Questi microbi presenti nei tumori promuovono il cancro. E se li uccidessimo e basta?
Nuovi studi dimostrano che i batteri aiutano le cellule tumorali a eludere la risposta immunitaria del corpo. Gli esperti affermano che questa relazione potrebbe rivelarsi vitale per debellare il cancro.
DISANJAY MISHRA
PUBBLICATO IL 20 APRILE 2023
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La maggior parte dei batteri che vivono nel corpo umano ci aiutano a prosperare, ma studi recenti mostrano che alcuni si infiltrano nei tumori, aiutandoli a crescere, a diffondersi e a diventare più difficili da distruggere per il sistema immunitario.
Il corpo umano contiene circa 100 trilioni di cellule microbiche, quasi altrettanto, se non di più , del numero di cellule umane nel corpo. I batteri costituiscono la maggior parte di questo microbioma e vivono nel nostro intestino, sulla nostra pelle, nei tratti respiratorio e urogenitale e nelle ghiandole mammarie . Numerosi studi recenti hanno rivelato che i batteri sono presenti anche in un’ampia varietà di tumori , dove vivono non solo tra le cellule ma anche al loro interno. Si pensava che i batteri traessero vantaggio da un ambiente di crescita favorevole; gli scienziati non avevano idea se questi microbi potessero alterare la prognosi del cancro.
Ora uno studio pubblicato di recente su Nature mostra che i batteri nei tumori orali e del colon-retto possono promuovere direttamente il cancro sopprimendo la risposta immunitaria umana e aiutando le cellule tumorali a diffondersi più rapidamente. Uno studio di accompagnamento pubblicato sulla rivista Cell Reports rileva che alcuni farmaci antitumorali, come il 5-fluorouracile , possono essere efficaci perché uccidono anche i batteri che aiutano lo sviluppo del tumore.
“I nostri dati suggeriscono che i batteri non sono spettatori innocenti ma stanno invece modellando l’ecosistema nelle regioni del tumore in cui si trovavano”, afferma Susan Bullman, microbiologa del Fred Hutchinson Cancer Center di Seattle, che ha condotto entrambi gli studi. “I batteri sono una parte vitale di questo microambiente tumorale”.
Jennifer Wargo, oncologa chirurgica presso l’MD Anderson Cancer Center dell’Università del Texas a Houston, afferma che c’era molto scetticismo nei confronti di studi precedenti che mostravano che potevano esserci batteri e altri microbi nei tumori. Nel 2017, ha scoperto che se i pazienti affetti da melanoma hanno una popolazione più diversificata, o un’abbondanza, di batteri “buoni” nel loro intestino, rispondono meglio all’immunoterapia.
“Troviamo microbi anche nei tumori cerebrali. Ti chiedi, cavolo, come sono arrivati lì?”
Il nuovo studio sui tumori orali e del colon-retto “dimostra in modo abbastanza conclusivo che non solo ci sono microbi all’interno dei tumori, ma possono effettivamente trovarsi all’interno delle stesse cellule tumorali e persino all’interno delle cellule immunitarie”, afferma Wargo, che guida la Platform for Innovative Microbiome and Translational Ricerca presso MD Anderson.
Questo studio dimostra che batteri e tumori coesistono e cooperano per promuovere la progressione del cancro e la localizzazione dei batteri è un fattore importante, afferma Toni Choueiri, un oncologo del Dana-Farber Cancer Institute di Boston che ha condotto studi su molti farmaci genitourinari ora approvati . e trattamenti per il cancro al rene . Aggiunge che gli studi di Bullman dovrebbero aiutare a convincere gli scienziati che la presenza di batteri nei tumori potrebbe non essere affatto casuale.
Insieme, questi due studi suggeriscono che comprendere la relazione tra i tumori e i microbi residenti potrebbe essere vitale per combattere ed eliminare alcuni tumori.
I batteri possono stimolare o bloccare la crescita del cancro
Che i batteri possano in qualche modo influenzare il decorso del cancro è stato sospettato fin dalla fine del XIX secolo, quando i medici tedeschi Wilhelm Busch e Friedrich Fehleisen scoprirono indipendentemente che i tumori dei pazienti a volte si riducevano dopo aver avuto un attacco di erisipela, una condizione della pelle innescata dai batteri S treptococchi . Dopo decine di osservazioni di questo tipo, William Coley sviluppò il suo cocktail di batteri uccisi dal calore, chiamato “tossine di Coley”, per curare pazienti affetti da osteosarcoma, ma con successo limitato. Da allora questo cocktail è stato abbandonato perché comportava il rischio di infezioni mortali.
A differenza della specie Streptococcus che causa l’erisipela, che aiutava a combattere i tumori, il batterio Helicobacter pylori è classificato come cancerogeno perché alcuni scienziati ritengono che causi tumori gastrici, anche se questo è oggetto di accesi dibattiti.
Un batterio orale chiamato Fusobacterium nucleatum si trova frequentemente in molti tumori del tratto gastrointestinale dove la sua presenza è associata a prognosi sfavorevole e fallimento del trattamento . Gli studi hanno anche suggerito che la disbiosi, uno squilibrio della comunità microbica intestinale, può provocare tumori gastrointestinali . Al contrario, la presenza di alcuni batteri nell’intestino di un paziente aumenta il successo dell’immunoterapia .
Seguendo queste indicazioni, Bullman ha scoperto in uno studio del 2017 pubblicato su Science che il Fusobacterium nucleatum e altri batteri non erano presenti solo nei tumori primari del colon-retto ma anche nelle cellule tumorali metastatiche che si diffondevano lontano dal tumore originale.
Quando Bullman ha impiantato il tumore di un paziente contenente Fusobacterium nei topi e ha somministrato loro antibiotici, non solo ha ucciso i batteri ma ha anche ridotto le dimensioni del tumore, evidenziando che il Fusobacterium era in qualche modo associato alla crescita e alla sopravvivenza del cancro.
“Più di 10 anni fa, i progressi e l’accessibilità nelle tecnologie di sequenziamento avevano accennato alla possibilità che comunità batteriche risiedessero all’interno del tessuto tumorale umano”, afferma Bullman, “ma si sapeva molto poco su come questi microbi fossero arrivati lì e cosa stessero facendo. Noi non avevamo gli strumenti o le tecnologie che ci permettessero di esaminare questa componente del tumore.”
Farmaci che uccidono microbi e tumori
Se i batteri avessero contribuito all’inizio o alla progressione del cancro, pensava Bullman, prendere di mira i microbi avrebbe potuto aiutare a curare e possibilmente prevenire i tumori. Ma nessuno sapeva come i batteri avrebbero potuto modellare il microambiente della cellula tumorale.
Per capirlo, Bullman ha collaborato con Christopher Johnston, anche lui microbiologo molecolare di Fred Hutch. Si sono concentrati su due tipi di tumori del cavo orale e del colon-retto poiché i batteri erano già implicati nel loro sviluppo.
Il team di Bullman e Johnston ha raccolto campioni di tumore da 11 pazienti e ha diviso ciascun campione in quattro pezzi di tessuto. Hanno utilizzato un metodo standard chiamato analisi del DNA ribosomiale 16S (rDNA) per identificare e caratterizzare tutti i batteri nei campioni tumorali; Il Fusobacterium era il batterio più diffuso.
Ma quando gli scienziati hanno analizzato le sezioni di tessuto tumorale con metodi a risoluzione più elevata, hanno scoperto che i batteri non erano distribuiti uniformemente nei tumori. Infatti, la maggior parte dei pazienti presentava una distribuzione molto disomogenea dei batteri nel tessuto tumorale.
“Abbiamo visto hotspot batterici”, dice Johnston.
Hanno scoperto che le aree dei tumori che contenevano batteri erano generalmente più immunosoppresse rispetto alle aree prive di batteri. Le parti del tumore con più batteri avevano meno vasi sanguigni; livelli più bassi di cellule immunitarie chiamate cellule T, che distruggono il cancro; e livelli più elevati di cellule mieloidi, che promuovono la crescita del tumore sopprimendo l’immunità. Anche le cellule tumorali nelle regioni ricche di batteri avevano una maggiore capacità di proliferare e migrare.
Per confermare le loro osservazioni secondo cui le infezioni batteriche facilitavano direttamente la progressione del cancro e aiutavano il tumore a sfuggire al sistema immunitario, gli scienziati hanno infettato le cellule tumorali del colon-retto da un tumore del paziente e le hanno coltivate in laboratorio per formare una palla di cellule chiamata sferoide tumorale, che imita un tumore. .
“In presenza di Fusobacterium , le cellule tumorali hanno aumentato la loro migrazione, in modo che possano allontanarsi dal tumore centrale”, afferma Bullman.
L’infezione batterica ha anche intrappolato i neutrofili, i globuli bianchi che proteggono il corpo dalle infezioni, al centro degli sferoidi tumorali infetti. Ciò aiuterebbe le cellule tumorali a sfuggire alle cellule T, spiega Bullman. In presenza di batteri, anche le cellule tumorali migravano come singole cellule, portando con sé i batteri. Questo era come il precedente studio di Bullman che mostrava che F. nucleatum spesso fa l’autostop con metastasi del cancro del colon-retto.
“I microbi nelle cellule tumorali sono amici dei benefici”, afferma Johnston. “Ci sono interazioni in corso tra i microbi che aiutano le cellule tumorali a sopravvivere e a progredire verso stati dannosi per il paziente in generale.” I batteri non solo aiutano le cellule tumorali a eludere la risposta immunitaria, ma scompongono o neutralizzano anche i farmaci chemioterapici che dovrebbero uccidere le cellule tumorali, spiega Johnston.
Gli studi di Bullman includono solo due tipi di tumore e un piccolo numero di pazienti, ma Wargo spera che un giorno sforzi più ampi sposteranno i risultati dal laboratorio alla clinica.
Finora lo studio di Bullman mostra che il 15% dei 1.846 composti bioattivi esaminati che possono uccidere F. nucleatum e altri microbi avevano anche un potenziale come farmaci chemioterapici contro il cancro. Ciò suggerisce che i farmaci esistenti possono essere rivalutati per la loro efficacia sia come farmaci antitumorali che come farmaci antimicrobici, mirando specificamente ai batteri che vivono nel tumore.
Possiamo distruggere o modulare questi microbi associati al tumore, dice Bullman, quindi la scoperta che i batteri all’interno dei tumori stanno impedendo al sistema immunitario di distruggere le cellule tumorali e di aiutare la diffusione del cancro “è in realtà un’ottima notizia”.
