Il Ruolo dei Microbi nella Cura del Cancro al Seno
Uno studio esplora come i microbi possano influenzare le risposte immunitarie nel cancro al seno.
Chin-Chih Liu, Dennis Grencewicz, Karthik Chakravarthy, Lin Li, Ruth Liepold, Matthew Wolf, Naseer Sangwan, Alice Tzeng, Rebecca Hoyd, Sachin R. Jhawar, Stephen R. Grobmyer, Zahraa Al-Hilli, Andrew P. Sciallis, Daniel Spakowicz, Ying Ni, Charis Eng
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Indice
Il cancro al seno è una grande preoccupazione per la salute a livello mondiale, soprattutto per le donne. È il cancro più comune che affrontano. Il modo in cui viene trattato e le possibilità di recupero possono dipendere molto dal tipo specifico di cancro al seno. Questo tipo viene spesso riconosciuto da alcune proteine presenti sulla superficie delle cellule cancerose. Queste proteine includono il recettore degli estrogeni (ER), il recettore del progesterone (PR) e HER2. La presenza o l'assenza di queste proteine guida i medici su come trattare al meglio il cancro.
Tra i diversi tipi di cancro al seno, c'è quello chiamato cancro al seno triplo negativo (TNBC). Questo tipo è un po' un bullo: non ha quei recettori chiave e tende a essere più aggressivo. I medici spesso devono affidarsi alla chemioterapia per gestirlo, ma questo metodo comporta un alto rischio di recidiva del cancro. Negli ultimi dieci anni, un nuovo tipo di trattamento chiamato immunoterapia ha cominciato a cambiare le cose. Questo approccio aiuta il sistema immunitario del corpo a combattere il cancro. Sorprendentemente, il TNBC ha mostrato le reazioni più forti a questi trattamenti, portando all'approvazione dell'immunoterapia per alcuni pazienti.
Tuttavia, ecco il problema: non tutti i pazienti con TNBC rispondono bene all'immunoterapia, il che lascia i medici grattarsi la testa. Una delle aree che necessita di ulteriori ricerche è come alcune cellule immunitarie, specialmente i linfociti T infiltranti i tumori CD8+, giochino un ruolo nella lotta contro il cancro. Queste cellule immunitarie sono cruciali per una forte risposta anti-cancro. Più CD8+ TIL ci sono nel tumore, migliori sono i risultati per i pazienti.
Ma c'è una svolta! Il tumore può essere un posto difficile per queste cellule immunitarie. Alcune sostanze prodotte dal tumore possono effettivamente ostacolare la risposta immunitaria. Ad esempio, una sostanza chimica chiamata lattato, che deriva da un alto livello di metabolismo dello zucchero nel tumore, può soffocare le cellule immunitarie. Ci sono altri Metaboliti che possono accumularsi a causa di cambiamenti nel metabolismo del tumore e che possono anche ridurre l'attività dei TIL. Per comprendere appieno come queste cellule immunitarie siano regolate dal metabolismo del tumore, gli scienziati devono esaminare attentamente l'ambiente chimico del tumore insieme all'attività immunitaria.
Il Microbioma del Tumore
Ora parliamo del microbioma del tumore. Questo è un nome più figho per la comunità di microorganismi che vivono nel tumore. La maggior parte dei microorganismi nei nostri corpi vive nell'intestino, ma alcuni trovano anche casa nei tumori. Questi piccoli esseri possono influenzare il comportamento del tumore in diversi modi, il che può influenzare la crescita del cancro e il trattamento.
Gli studi esistenti mostrano che il microbioma potrebbe influenzare come si comporta il cancro modificando l'infiammazione, il metabolismo e addirittura il modo in cui il sistema immunitario risponde al tumore. Ad esempio, nel cancro colorettale, è stato notato un certo batterio chiamato Fusobacterium nucleatum che gioca con le cellule immunitarie, dimostrando che il microbioma può avere un impatto significativo su come il corpo combatte il cancro.
Interessante, i ricercatori hanno recentemente trovato microbi in altri tipi di tumori che un tempo si pensava fossero completamente sterili, inclusi i tumori al seno. Tuttavia, la quantità di vita microbica lì è molto inferiore rispetto all'intestino. Dato che questi microbi possono essere legati ai risultati del trattamento e alla prognosi del paziente, è importante capire cosa sta succedendo nel microbioma del tumore al seno.
La Ricerca di Conoscenza
In uno studio, gli scienziati hanno esaminato le interazioni tra i CD8+ TIL, il microbioma del tumore e la composizione chimica del tumore in pazienti con cancro al seno senza dividerli in diversi tipi di cancro al seno. Hanno poi ristretto il loro focus per vedere come un particolare batterio, Staphylococcus, influisce su diversi sottotipi di cancro al seno in un gruppo più ampio di pazienti.
Volevano anche verificare se i batteri provenienti dai tumori stessero realmente influenzando la risposta immunitaria e se potessero trovare nuovi modi per migliorare i trattamenti contro il cancro. Per fare questo, hanno usato modelli murini di TNBC. Alcuni dei risultati hanno indicato che il microbioma del tumore al seno gioca un ruolo importante nel modo in cui il sistema immunitario risponde al tumore.
Raccolta di Campioni e Dati
Per studiare questo, sono stati raccolti campioni di tessuto mammario da pazienti che avevano dato il loro permesso. I ricercatori hanno collaborato con diversi ospedali per raccogliere abbastanza campioni per un'analisi completa. Hanno preso sia campioni di tessuto tumorale che sano e si sono assicurati che fossero privi di cellule cancerose per il confronto. L'indagine doveva essere approvata dal comitato etico locale per garantire che tutto fosse a posto.
Una volta raccolti i tessuti, gli scienziati si sono rivolti al sequenziamento dell'RNA per aiutarli ad analizzare le informazioni genetiche contenute in questi campioni. Questa analisi aiuta a identificare quali geni sono attivi nei tumori e come diverse comunità microbiche stiano influenzando questi geni.
Successivamente, hanno utilizzato un metodo chiamato RNAscope-FISH per vedere dove si trovavano i batteri nei tessuti. Questa tecnica utilizza etichette fluorescenti per visualizzare i microbi direttamente all'interno dei campioni tumorali. I risultati hanno mostrato batteri sparsi tra le cellule tumorali, creando un'immagine vivace del paesaggio microbico.
Relazioni tra Cellule Immunitarie
Per capire meglio la relazione tra il microbioma e le cellule immunitarie, i ricercatori hanno esaminato attentamente i CD8+ TIL e come la loro presenza fosse legata a diversi tipi di batteri. Hanno scoperto che mentre la maggior parte dei generi batterici non sembrava influenzare molto i livelli di TIL, Staphylococcus si è distinto come un'influenza positiva sull'attività immunitaria. In particolare, i tumori con livelli più alti di Staphylococcus avevano più cellule T CD8+ attive, che sono cruciali per attaccare le cellule tumorali.
E i Metaboliti?
Insieme allo studio dei batteri e delle cellule immunitarie, i ricercatori volevano capire la vasta gamma di metaboliti - sostanze create nel corpo durante il metabolismo - che potrebbero giocare un ruolo nell'ambiente canceroso. Hanno utilizzato una tecnica chiamata metabolomica non mirata per trovare oltre 900 diversi metaboliti nei tumori al seno.
Alcuni di questi metaboliti sono collegati a risposte immunitarie più sane, mentre altri sembrano sopprimere il sistema immunitario. I ricercatori hanno classificato i tumori in due gruppi: "tumori caldi" con molta attività immunitaria e "tumori freddi" con meno attività. Hanno trovato differenze nei profili metabolici per queste due categorie.
Ad esempio, alcuni lipidi e composti legati al metabolismo degli zuccheri erano presenti in quantità maggiori nei tumori caldi, suggerendo un ambiente più favorevole per le cellule immunitarie. Al contrario, altri metaboliti freddi come succinato e NADH erano associati a un'attività TIL più bassa.
Staphylococcus e il Suo Ruolo
Il team di ricerca era particolarmente interessato a come Staphylococcus influenzasse questi metaboliti. Hanno trovato che i tumori con livelli più alti di Staphylococcus avevano quantità ridotte di NADH, che spesso è legato a una minore attività immunitaria. Questo suggerisce che Staphylococcus potrebbe giocare un ruolo nell'enfatizzare le risposte immunitarie modificando il profilo metabolico del tumore.
Passando ai Modelli Murini
Per approfondire, i ricercatori si sono rivolti a modelli murini per vedere come questi risultati si manifestassero in un organismo vivente. Hanno usato diversi ceppi di batteri Staphylococcus e osservato i loro effetti sulla crescita tumorale. Hanno scoperto che l'iniezione di Staphylococcus aureus fermava la crescita del tumore nei modelli di TNBC.
Inoltre, questo effetto di soppressione del tumore era legato all'attività delle cellule T CD8+, il che significa che il sistema immunitario stava facendo il grosso del lavoro. Quando hanno depresso le cellule T CD8+ nei topi, l'impatto soppressivo del batterio è scomparso.
Guardando Avanti
I risultati di questo studio aprono nuove strade per comprendere come il microbioma del tumore interagisca con le cellule immunitarie e i metaboliti nel cancro al seno. Dato che alcuni batteri come Staphylococcus potrebbero effettivamente attivare i TIL e modificare l'ambiente tumorale, c'è speranza per sviluppare nuove terapie o strategie per migliorare l'efficacia dei trattamenti attuali.
Gli studi futuri dovranno esaminare il potenziale di Staphylococcus e altri microbi come agenti terapeutici, specialmente nei casi di TNBC. Potrebbero aiutare a migliorare la risposta all'immunoterapia o addirittura servire come indicatori per trattamenti più mirati basati sul microbioma di singoli pazienti.
Conclusione
In sintesi, l'intricato ballo tra batteri, cellule immunitarie e metaboliti presenta un'avenuta affascinante per la ricerca sul cancro al seno. Man mano che gli scienziati continuano a svelare queste connessioni, potremmo scoprire alcuni alleati nascosti nella lotta contro il cancro, nascosti nei posti più inaspettati: i microbi all'interno dei tumori stessi.
Quindi, mentre i ricercatori cercano risposte, speriamo che trovino la giusta combinazione di potenziatori immunitari, microbi e metaboliti per aiutare più donne a vincere le loro battaglie contro il cancro al seno. Chi l'avrebbe detto che piccole creature potessero avere un impatto così grande?
Titolo: Breast tumor microbiome regulates anti-tumor immunity and T cell-associated metabolites
Estratto: BackgroundBreast cancer, the most common cancer type among women, was recently found to contain a specific tumor microbiome, but its impact on host biology remains unclear. CD8+ tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) are pivotal effectors of anti-tumor immunity that influence cancer prognosis and response to therapy. This study aims to elucidate interactions between CD8+ TILs and the breast tumor microbiome and metabolites, as well as how the breast tumor microbiome may affect the tumor metabolome. MethodsWe investigated the interplay among CD8+ TILs, the tumor microbiome, and the metabolome in a cohort of 46 breast cancer patients with mixed subtypes (Cohort A). We characterized the tumor metabolome by mass spectrometry and CD8+ TILs by immunohistochemistry. Microbiome composition and T cell gene transcript levels were obtained from data from our previous study, which utilized 16S rRNA gene sequencing and a targeted mRNA expression panel. To examine interactions between intratumoral Staphylococcus and specific breast cancer subtypes, we analyzed RNA sequencing data from an independent cohort of 370 breast cancer patients (Cohort B). We explored the functions of the tumor microbiome using mouse models of triple-negative breast cancer (TNBC). ResultsIn tumors from Cohort A, the relative abundance of Staphylococcus positively correlated with the expression of T cell activation genes. The abundances of multiple metabolites exhibited significant correlations with CD8+ TILs, of which NADH, {gamma}-glutamyltryptophan, and {gamma}-glutamylglutamate displayed differential abundance in Staphylococcus-positive versus Staphylococcus-negative breast tumors. In a larger breast cancer cohort (Cohort B), we observed positive correlations between tumoral Staphylococcus and CD8+ TIL activity exclusively in TNBC. Preclinical experiments demonstrated that intratumoral administration of S. aureus, the predominant species of Staphylococcus in human breast tumors, resulted in a depletion of total NAD metabolites, and reduced the growth of TNBC tumors by activating CD8+ TILs. ConclusionsWe identified specific metabolites and microbial taxa associated with CD8+ TILs, delineated interactions between the breast tumor microbiome and metabolome, and demonstrated that intratumoral Staphylococcus influences anti-tumor immunity and TIL-associated metabolites. These findings highlight the role of low-biomass microbes in tumor tissues and provide potential biomarkers and therapeutic agents for breast cancer immunotherapy that merit further investigation.
Autori: Chin-Chih Liu, Dennis Grencewicz, Karthik Chakravarthy, Lin Li, Ruth Liepold, Matthew Wolf, Naseer Sangwan, Alice Tzeng, Rebecca Hoyd, Sachin R. Jhawar, Stephen R. Grobmyer, Zahraa Al-Hilli, Andrew P. Sciallis, Daniel Spakowicz, Ying Ni, Charis Eng
Ultimo aggiornamento: 2024-11-02 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.29.620864
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.29.620864.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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