Le cellule tumorali sono comodi paradisi per i batteri

Immagine: questa immagine al microscopio elettronico rivela i batteri che vivono in una cellula tumorale. Credito: Weizmann Institute of Science.

Le cellule tumorali sono comodi paradisi per i batteri. Tale conclusione deriva da uno studio rigoroso su oltre 1.000 campioni di diversi tumori umani.

Lo studio, guidato dai ricercatori del Weizmann Institute of Science, ha scoperto che i batteri vivono all’interno delle cellule di tutti i tipi di cancro, dal cervello alle ossa al cancro al seno, e ha anche identificato popolazioni uniche di batteri che risiedono in ogni tipo di cancro. La ricerca suggerisce che la comprensione della relazione tra una cellula cancerosa e il suo “mini-microbioma” può aiutare a prevedere la potenziale efficacia di alcuni trattamenti o può indicare modi per manipolare quei batteri per migliorare le azioni dei trattamenti antitumorali in futuro.

I risultati di questo studio sono stati pubblicati su Science.

Diversi anni fa, il Dr. Ravid Straussman del Dipartimento di Biologia del Weizmann Institute of Science aveva scoperto batteri in agguato nelle cellule tumorali pancreatiche umane; questi batteri hanno dimostrato di proteggere le cellule tumorali dai farmaci chemioterapici “digerendo” e inattivando questi farmaci. Quando altri studi hanno anche trovato batteri nelle cellule tumorali, Straussman e il suo team si sono chiesti se tale hosting potesse essere la regola, piuttosto che l’eccezione. Per scoprirlo, la Dr.ssa Deborah Nejman e Ilana Livyatan nel gruppo di Straussman e la Dr.ssa Garold Fuks del Dipartimento di Fisica dei sistemi complessi hanno lavorato insieme con un team di oncologi e ricercatori in tutto il mondo. Il lavoro è stato guidato anche dal Dr. Noam Shental del Dipartimento di Matematica e Informatica della Open University of Israel.

Alla fine, il team ha prodotto uno studio dettagliato che descrive, ad alta risoluzione, i batteri che vivono in questi tumori: cervello, ossa, mammella, polmone, ovaio, pancreas, colon-retto e melanoma. I ricercatori hanno scoperto che ogni singolo tipo di cancro, dal cervello all’osso, ospitano batteri e che diversi tipi di cancro ospitano diverse specie di batteri. I tumori al seno, tuttavia, presentavano il maggior numero e maggiore diversità di batteri. Il team ha dimostrato che è possibile trovare molti più batteri nei tumori della mammella rispetto al normale tessuto mammario che circonda questi tumori e che alcuni batteri sono stati trovati preferibilmente nel tessuto tumorale piuttosto che nel normale tessuto che li circonda. Per arrivare a questi risultati, il team ha dovuto superare diverse sfide. Per prima cosa, la massa di batteri in un campione di tumore è relativamente piccola, e i ricercatori hanno dovuto trovare il modo di concentrarsi su queste minuscole cellule all’interno delle cellule. Hanno anche dovuto eliminare ogni possibile contaminazione esterna. A tal fine, hanno utilizzato centinaia di controlli negativi e creato una serie di filtri computazionali per rimuovere le tracce di eventuali batteri che potrebbero provenire dall’esterno dei campioni di tumore. Il team è stato in grado di coltivare batteri direttamente dai tumori al seno umani e i loro risultati hanno dimostrato che i batteri trovati in questi tumori sono vivi. La visualizzazione al microscopio elettronico di questi batteri ha dimostrato che preferiscono annidarsi in una posizione specifica all’interno delle cellule tumorali, vicino al nucleo cellulare.

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Cellule diverse per batteri diversi

Il team ha anche riferito che i batteri possono essere trovati non solo nelle cellule tumorali, ma anche nelle cellule immunitarie che risiedono all’interno dei tumori.Alcuni di questi batteri potrebbero migliorare la risposta immunitaria antitumorale, mentre altri potrebbero sopprimerla, una scoperta che può essere particolarmente rilevante per comprendere l’efficacia di alcune immunoterapie”, afferma Straussman che ritiene che lo studio possa anche iniziare a spiegare perché alcuni batteri amano le cellule tumorali e perché ogni tumore ha il suo tipico microbioma: le differenze sembrano dipendere dalla scelta dei servizi offerti in ogni tipo di ambiente delle cellule tumorali. Cioè, i batteri possono vivere fuori da determinati metaboliti che sono prodotti o immagazzinati all’interno di specifici tipi di tumore. Ad esempio, quando il team ha confrontato i batteri trovati nei tumori polmonari dei fumatori con quelli dei pazienti che non avevano mai fumato, hanno riscontrato variazioni. Queste differenze sono emerse più chiaramente quando i ricercatori hanno confrontato i geni di questi due gruppi di batteri: quelli delle cellule tumorali polmonari dei fumatori avevano molti più geni per metabolizzare nicotina, toluene, fenolo e altre sostanze chimiche presenti nel fumo di sigaretta.

Oltre a dimostrare che alcuni dei tumori più comuni ospitano popolazioni uniche di batteri all’interno delle loro cellule, i ricercatori ritengono che i metodi che hanno sviluppato per identificare i microbiomi distintivi in ciascun tipo di cancro possano ora essere utilizzati per rispondere ad alcune domande cruciali sui ruoli che questi I batteri giocano: i batteri sono parassiti della cellula cancerosa o forniscono un servizio alla cellula? In quale fase prendono la residenza nella cellula cancerosa? Come promuovono o ostacolano la crescita del cancro? Quali sono gli effetti che hanno sulla risposta a una vasta gamma di trattamenti antitumorali?

I tumori sono ecosistemi complessi che sono noti per contenere, oltre a cellule tumorali, cellule immunitarie, cellule stromali, vasi sanguigni, nervi e molti altri componenti, tutti parte di ciò che chiamiamo microambiente tumorale. Anche i nostri studi, come studi di altri laboratori, dimostrano chiaramente che i batteri sono parte integrante del microambiente tumorale. Speriamo che scoprendo esattamente come si adattano all’ecologia generale del tumore, possiamo trovare nuovi modi di trattare il cancro “, afferma Straussman.

Fonte: Science