Пухлина молочної залози стала рекордсменом з бактеріального розмаїття

Мікробіологи порівняли набір внутрішньопухольових бактерій у тисячі зразків тканини, що відносилися до семи різних видів пухлини. У кожному з них виявився свій мікробіом, причому найчастіше бактерії зустрічалися всередині самих пухлинних клітин. Склад бактерій виявився різним не тільки залежно від органу, в якому виросла пухлина, але також від властивостей самого новоутворення - наприклад, того, чи залежить воно від гормонів і чи реагує на імунотерапію. Можливо, одного разу цими знаннями можна буде скористатися, щоб впливати на пухлину через її бактерій - подібно до того, як зараз лікарі намагаються лікувати пацієнтів через посередництво їх кишкових мікробів. Роботу опубліковано в журналі.

Всупереч раннім уявленням, в тілі людини практично не існує стерильних частин. Через шкіру, кров, стінку кишечника та інші слизові бактерії добираються до різних частин організму. І не завжди вони там до місця: мікроорганізмам нерідко приписують роль у розвитку пухлин. Причому діяти вони можуть як опосередковано (наприклад, коли кишкові мікроби впливають на канцерогенез в інших частинах тіла), так і безпосередньо (наприклад, мікробіом пухлини молочної залози).

Щоб розібратися в тому, як бактерії пов'язані з канцерогенезом і чим вони можуть допомогти лікарям у боротьбі з пухлиною, група дослідників під керівництвом Равіда Страуссмана (Ravid Straussman) з Вейсманівського наукового інституту в Ізраїлі вирішила скласти колективний портрет внутрішньопухольових бактерій з різних людських органів. Вчені зібрали 1010 зразків тканини з пухлин молочної залози, легені, яєчника, кістки і підшлункової залози, а також меланоми і гліобластоми (новоутворення з допоміжних клітин нервової тканини в мозку).

Дослідники відразу помітили, що внутрішньопухольових бактерій може бути досить небагато, тому вони розробили складну систему контролів, щоб не виявилося, що їх вимірювання - результат забруднення зразка. Крім експериментальних зразків, вони взяли 516 проб здорової тканини, в тому числі належної до пухлини, 643 негативних контролю - стерильний розчин, який пройшов через всі лабораторні процедури, а ще 168 контролів з клінік - шматочків парафіну, з якими в клініках зверталися так само, як якщо б це була справжня тканина. Нарешті, сліди бактерій у зразках теж визначали відразу кількома способами: підраховували концентрацію бактеріальної ДНК, РНК, а також ліпополісахариду і ліпотейхоєвої кислоти - компонентів клітинної стінки, яких не буває в організмі тварин.

На першому етапі роботи виявилося, що бактерії зустрічаються в пухлинах нерівномірно - наприклад, всього в 14,3 відсотках меланом, але більш ніж в 60 відсотках пухлин молочної і підшлункової залоз і навіть кістки, яка ніяк не контактує зі слизовими оболонками. Під час найближчого розгляду виявилося, що бактерії найчастіше зустрічаються всередині клітин, як ракових, так і імунних. Ліпополісахарид частіше знаходили в цитоплазмі пухлинних клітин, а ліпотейхоєву кислоту - в макрофагах. У другому факті, втім, немає нічого дивного - макрофаги працюють смітниками в будь-якій запаленій тканині, тому раз у раз поглинають бактерій, а ті іноді виявляються стійкими і залишаються жити у них всередині.

Потім автори роботи відсеквенували рибосомальну РНК бактерій, щоб оцінити різноманітність видів. На першому етапі у всіх зразках вони виявили сумарно 9190 бактерій, але після застосування фільтрів, які відсіяли сліди зараження в лабораторії і клініці, а також виключення широко поширених видів залишилося всього 528 видів бактерій, які зустрічалися тільки в певній пухлині або прилеглій до неї тканині. Серед них найбільш різноманітним виявився мікробіом раку грудей, там сумарно виявили півтори сотні різних родів бактерій, а в кожному зразку - в середньому 16,4 виду. На другому місці - пухлина легкої (якщо рахувати за загальною кількістю пологів) і кістки (якщо міряти за середнім числом різних видів у зразку), на останньому місці - меланома. При цьому в разі рекордсмена - пухлини грудей - патологічні зразки виявилися носіями більш різноманітного мікробіома, ніж фрагменти здорової тканини.

Потім дослідники задалися питанням: чи дійсно в пухлинах знаходяться живі бактерії, а не їх останки? Щоб це з'ясувати, вони зібрали п'ять свіжих зразків раку молочної залози і висіяли їх на різні поживні середовища. З них тільки в одному випадку зросло всього 37 бактеріальних колоній, а у всіх інших - більше тисячі. Виявилося, що вони належать до 37 різних видів, 11 з яких вже зустрічалися в результатах секвенування, інші ж визначити не вдалося, або вони не пройшли сувору систему фільтрів і могли бути наслідком забруднення. В цілому всередині пухлин вдалося виявити представників трьох основних типів бактерій -, і.

Порівнявши набір мешканців різних пухлин, автори роботи помітили, що у кожної є свої особливості: різні зразки пухлин одного типу були більше схожі, ніж зразки пухлин різних типів. Наприклад, у раку підшлункової залози частіше зустрічалися протеобактерії (ймовірно, запливли туди з дванадцятипалої кишки), а в некишкових пухлинах частіше виявляли актінобактерій. Та й співвідношення представників Proteobacteria і Firmicutes вийшло різним залежно від пухлини: в гліобластомі, наприклад, набагато вище, ніж в меланомі. Відмінності знайшлися навіть у різних типах пухлини молочної залози - набір бактерій виявився різним залежно від того, була ця пухлина гормон-залежна або гормон-незалежна. У цілому мікробіом пухлинної тканини вийшов більш різноманітним, ніж мікробіом прилеглих тканин, хоча в цілому набір бактерій у більшості випадків був схожий.

Нарешті, дослідники припустили, що за набором бактерій можна передбачити особливості як пухлини, так і її господаря. Так, вони з'ясували, що внутрішньопухольовий мікробіом розрізняється у курців з раком легенів і пацієнтів, які не курять: у перших набагато більше бактерій, здатних розкладати акрилонітрил, амінобензоати та інші речовини з тютюнового диму. А мікробіом меланоми у пацієнтів розрізнявся по 46 позиціях залежно від того, реагували вони на імунотерапію чи ні.

Таким чином, від досліджень мікробіома людини в цілому вчені перейшли до вивчення мікробіома окремих пухлин. Їхня робота не дозволяє встановити причинно-наслідковий зв'язок: чи самі бактерії провокують розвиток пухлин або ж приходять після, коли в ній виникає сприятливе середовище. Також невідомо, в якому напрямку відбувається міграція: бактерії з навколишньої тканини колонізують пухлину або навпаки. Тим не менш, тепер очевидно, що набір мікробів тісно пов'язаний з властивостями пухлини. І це дозволило авторам роботи припустити, що одного разу ми навчимося маніпулювати внутрішньопухольовим мікробіомом так само, як і кишковим: підгодовувати «корисні» види бактерій, вбивати «зайві» антибіотиками або пересаджувати все співтовариство цілком, щоб змусити пухлину піддатися тим чи іншим методам терапії.

Ми вже розповідали про те, які бактерії живуть в інших органах людини - зокрема, в крові, очах і вухах. А про те, як зустрітися віч-на-віч з мешканцями свого власного організму, читайте в нашому матеріалі-інструкції «Знайомство з мешканцями».