Внутриопухолевая микробиота: роль в инициировании и развитии рака (исследования)

В организме человека содержится большое количество микроорганизмов, которые играют решающую роль в здоровье человека. Комменсальный микробиом человека включает бактерии, вирусы, грибы и другие виды эукариот, которые могут обитать во многих участках человеческого тела, включая ротовую полость, желудочно-кишечный тракт, органы репродуктивной системы и кожу.

Многие исследования микробиома человека показывают, что микробиота у здоровых и больных людей различается. В частности, микробиота тесно связана с раком; он влияет на канцерогенез в организме человека. Онковирусы вызывают онкогенез путем интеграции онкогенов в геном человека-хозяина.

Интересно, что в нескольких видах опухолевых тканей были обнаружены и оценены различные внутриопухолевые микробные компоненты, которые значимо коррелируют с возникновением и развитием рака.

Многие исследования показали, что микробиота кишечника важна для регуляции иммунных реакций хозяина. Однако внутриопухолевая микробиота также может играть ключевую роль в формировании местных иммунных реакций микроокружения опухоли, что в дальнейшем влияет на прогрессирование опухоли.

Внутриопухолевая микробиота играет различную роль в противоопухолевом иммунитете: усиливая или ослабляя противоопухолевые иммунные реакции и индуцируя различную эффективность и исходы иммунотерапии.

История и основные этапы развития внутриопухолевой микробиоты

• Историю появления микробов в опухолях можно проследить еще в 1550 г. до н. э., когда египетский врач Имхотеп (2600 г. до н. э.) лечил опухоли, разрезая их, а затем вызывая инфекцию.
• В 13 веке у Перегрина Лациози на голени образовалась огромная опухоль, и после ампутации у него развилась тяжелая инфекция, но рак так и не вернулся, и столетия спустя его назвали покровителем больных раком. Последовали последующие сообщения о спонтанной регрессии опухоли после инфекции, и к 18 и 19 векам эта грубая иммунотерапия рака получила широкое признание.
• Лишь в конце 1800-х годов Уильям Коли успешно лечил пациентов с саркомой вакциной, состоящей из двух инактивированных бактерий (Streptococcus pyogenes и Serratia marcescens) путем прямой инъекции в участок опухоли, что пропагандировалось как первая преднамеренная демонстрация иммунотерапии.
• В 1900-х годах Томас Гловер и Вирджиния Ливингстон-Уиллер утверждали, что бактерии можно выращивать из опухолей, и предположили общее бактериальное происхождение рака, но в конечном итоге доказали, что их теории неверны.
• В 1911 году Пейтон Роус обнаружил, что фильтрат опухоли молочной железы кур может привести к трансмиссивной саркоме, которая может быть вызвана мельчайшим паразитическим организмом, что положило начало теории происхождения раковых вирусов.
• В последующие десятилетия люди постепенно открыли вирусы, которые могут вызывать канцерогенез, такие как вирус Эпштейна-Барра, герпесвирус, ассоциированный с саркомой Капоши, вирус папилломы человека, лимфотропный вирус Т-клеток человека, вирус гепатита В и С и полиомавирус клеток Меркеля.
• В 1983 году Маршалл и Уоррен культивировали Helicobacter pylori и продемонстрировали ее роль в развитии язвенной болезни, а последующие исследования доказали, что эта бактерия может вызывать рак желудка, что вызвало волну исследований о том, как бактерии могут вызывать рак.
• Начиная с XXI века, с развитием технологии секвенирования, все больше статей сообщает о существовании микробиоты в опухолях и раскрывает ее значение в микроокружении опухоли и регуляции результатов лечения.
• В 2020 году сообщалось о двух крупномасштабных исследованиях микробиоты при множественных опухолях. Проанализировали разнообразную внутриопухолевую микробиоту при более чем 30 видах рака и предложили новый диагностический инструмент, основанный на микробиоте рака.
• Вскоре после этого команда Равида Штраусмана провела первый комплексный анализ семи опухолевых микробиомов, который обеспечил внутриопухолевое пространственное распределение этой микробиоты и визуальные доказательства внутриклеточной локализации.
• В 2022 году команда снова выявила распространение грибов при 35 видах рака, их локализацию в клетках и синергетический эффект с бактериями. По совпадению, в то же время Dohlman et al. проанализировали данные Атласа генома рака, чтобы обнаружить грибы, связанные с болезнями при раке желудочно-кишечного тракта, легких, груди, головы и шеи, а также изучили роль ДНК грибов в диагностике и прогнозе.

Разнообразие внутриопухолевой микробиоты

Поскольку в опухолях может быть несколько источников микробов, можно предположить, что состав микроорганизмов разных типов рака разнообразен, что подтверждается крупномасштабным исследованием микробиома, проведенным командой Равида Штраусмана  Их исследование опухолевого микробиома показало, что каждая опухоль имеет различный состав микробиома в семи типов опухолей, а именно:

• опухолей легких
• рака молочной железы
• рака поджелудочной железы
• рака яичников
• опухолей головного мозга
• опухолей костей
• меланомы

Недавно команда Равида Штраусмана открыла атлас грибкового микробиома при 35 типах рака и обнаружила значительные различия в богатстве микробиома при разных типах рака.

Результаты показали, что грибы появлялись при всех изученных типах рака, в то время как конкретные виды грибов и их локализованные типы клеток были связаны с типами рака. Однако в микробных сообществах опухолей преобладали бактерии, тогда как грибы были менее распространены, и аналогичная комбинация сообществ была обнаружена в соседних нормальных тканях. Некоторые микроорганизмы присутствуют в различных опухолях, но их пропорции варьируются в зависимости от типа рака.

Влияние внутриопухолевой микробиоты на развитие рака