Il Ruolo degli SCFA e degli EV nella Ricerca sul Cancro Colorettale
Uno studio su SCFA e EV offre nuove prospettive sul cancro colorettale.
D. Macedo, S. Abalde-Cela, L. Diéguez, A. Preto, C. Honrado
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Indice
- Che cosa sono gli SCFA e perché sono importanti?
- Vescicole extracellulari: Il nuovo sistema di consegna nella ricerca sul cancro
- La connessione tra SCFA e EV
- Come abbiamo condotto la ricerca
- Crescita delle cellule
- Trattamento con SCFA
- Estrazione delle EV
- Analisi delle EV
- Cosa abbiamo scoperto
- Maggiore quantità di EV con il trattamento SCFA
- Dimensione delle EV
- Livelli di proteina
- Materiale genetico nelle EV
- Verifica della qualità del DNA
- E per quanto riguarda l'instabilità dei microsatelliti?
- Cosa significa tutto questo?
- Andando avanti
- Fonte originale
Il cancro colorettale (CRC) è uno dei problemi di cancro più grandi nel mondo. È il terzo per numero di persone che lo contraggono e il secondo per il numero di morti causate dal cancro. Il motivo per cui tante persone muoiono di CRC è spesso perché viene scoperto troppo tardi e non ci sono molti buoni trattamenti disponibili. Per questo motivo, dobbiamo trovare modi migliori per diagnosticarlo precocemente e nuovi trattamenti per aiutare chi è colpito.
Un’area di ricerca interessante sta esaminando come i cambiamenti nei batteri intestinali possano essere collegati al CRC. I ricercatori sono particolarmente interessati a sostanze minuscole chiamate acidi grassi a catena corta (SCFA), che sembrano avere un certo impatto sull’ambiente attorno ai Tumori.
Che cosa sono gli SCFA e perché sono importanti?
Gli SCFA, che includono acetato, propionato e butirrato, vengono creati dai batteri intestinali quando degradano le fibre degli alimenti che mangiamo. Queste sostanze aiutano a mantenere in salute i nostri intestini e si è visto che possono combattere il cancro nel CRC in vari modi. Per esempio, il butirrato può influenzare come i geni vengono attivati o disattivati nelle cellule cancerose, facendo sì che queste cellule smettano di crescere o addirittura muoiano. Anche l’acetato e il propionato sembrano rallentare la crescita delle cellule tumorali causando un certo stress all’interno delle cellule.
In aggiunta, gli SCFA hanno proprietà anti-infiammatorie, il che significa che potrebbero contribuire a ridurre l’infiammazione dannosa che può aggravare il cancro. Anche con tutte queste buone notizie sugli SCFA, abbiamo ancora molte domande su come funzionano esattamente e come potrebbero essere utilizzati nel trattamento del CRC.
Vescicole extracellulari: Il nuovo sistema di consegna nella ricerca sul cancro
Un altro argomento caldo nella ricerca sul cancro è un tipo di piccola bolla chiamata vescicole extracellulari (EV). Queste bolle vengono rilasciate dalle cellule e possono trasportare tutti i tipi di materiali importanti, come proteine, grassi e persino materiale genetico. Aiutano le cellule a comunicare tra loro e possono fornire indizi su cosa sta succedendo nelle cellule del corpo.
La cosa interessante delle EV è che possono viaggiare nei fluidi corporei, rendendole ottimi candidati per test non invasivi per controllare la presenza di cancro. Nel CRC, gli scienziati stanno notando che le EV possono anche avere un ruolo nella crescita e diffusione dei tumori. Alcune di queste EV trasportano marcatori specifici che possono aiutare i medici a decidere come trattare un paziente.
La connessione tra SCFA e EV
Considerando i ruoli promettenti degli SCFA e delle EV nella ricerca sul CRC, abbiamo deciso di controllare come gli SCFA potrebbero influenzare la produzione e il contenuto delle EV rilasciate dalle cellule CRC. Esaminare più da vicino questa relazione potrebbe portare a nuove idee per test non invasivi e possibili trattamenti per il CRC.
Come abbiamo condotto la ricerca
Crescita delle cellule
Nel nostro studio, abbiamo analizzato tre diversi tipi di cellule. Due di esse provenivano da cancro colorettale umano (SW480 e RKO), e una da cellule normali del colon (NCM460). Le cellule cancerose erano speciali perché erano mutate, il che è comune nel cancro. Tutte le cellule sono state coltivate in condizioni specifiche per assicurarci che fossero sane e pronte per i nostri esperimenti.
Trattamento con SCFA
Abbiamo miscelato gli SCFA in un modo che riflette le condizioni normali nel nostro colon. Le cellule sono state trattate con questa miscela per vedere come le influenzava. Dopo il trattamento, abbiamo esaminato vari aspetti delle cellule e delle EV che producevano.
Estrazione delle EV
Abbiamo raccolto i liquidi attorno alle cellule, che contenevano le EV. È stata utilizzata una serie di passaggi di centrifugazione per separare le EV dagli altri materiali. Alla fine abbiamo ottenuto diversi tipi di EV così da poterle studiare ulteriormente.
Analisi delle EV
Per apprendere riguardo a dimensione, forma e numero delle EV, abbiamo utilizzato varie tecniche. Un metodo ha coinvolto l’uso di un microscopio sofisticato in grado di vedere strutture minuscole. Un altro metodo ha tracciato come le particelle si muovevano in un fluido per ottenere informazioni sulle distribuzioni delle dimensioni.
Abbiamo anche verificato quanto fosse presente la proteina nelle EV e che tipo di materiale genetico portassero. Analizzando il materiale genetico, potevamo vedere quanto fosse simile a quello che di solito troviamo nelle cellule cancerose.
Cosa abbiamo scoperto
Maggiore quantità di EV con il trattamento SCFA
Quando abbiamo trattato le cellule cancerose con gli SCFA, abbiamo notato un grande aumento nel numero di EV che venivano rilasciate. Questo aumento potrebbe significare che il trattamento stava causando un certo stress nelle cellule, forse addirittura facendole morire leggermente. Più EV producevamo, maggiori erano le possibilità di trovare marcatori che potessero aiutare a diagnosticare il cancro.
Dimensione delle EV
La dimensione delle EV non è cambiata molto dopo il trattamento, ma abbiamo notato alcune differenze tra le cellule cancerose e quelle normali. Le EV delle cellule tumorali erano leggermente più grandi, il che potrebbe essere legato al processo di morte cellulare e al materiale che viene impacchettato in queste vescicole.
Livelli di proteina
È interessante notare che, quando abbiamo esaminato i livelli di proteina nelle EV, abbiamo visto che gli SCFA non hanno cambiato drasticamente la quantità di proteina nelle cellule tumorali. Tuttavia, c'era una diminuzione della proteina nelle grandi EV delle cellule normali. Questo potrebbe indicare che le cellule normali utilizzano gli SCFA per riciclare i loro componenti piuttosto che rilasciarli.
Materiale genetico nelle EV
Abbiamo anche esaminato il DNA trovato nelle EV. Questo è importante perché il DNA può dirci molto sul cancro. Dopo il trattamento con SCFA, c'era un sostanziale aumento nella quantità di DNA trovato nelle EV di alcune cellule tumorali. Questo potrebbe rendere le EV una buona fonte per estrarre informazioni specifiche sui tumori in modo non invasivo.
Verifica della qualità del DNA
Per assicurarci che il DNA fosse di alta qualità, abbiamo dato un'occhiata più da vicino alla sua integrità. Abbiamo trovato che, mentre gli SCFA possono causare una certa frammentazione nel DNA all'interno delle cellule tumorali, le EV non mostrano rotture significative. Questo suggerisce che anche se le cellule tumorali sono sotto stress, le EV possono comunque proteggere il DNA.
E per quanto riguarda l'instabilità dei microsatelliti?
L'instabilità dei microsatelliti (MSI) è una questione importante nel CRC perché indica instabilità genetica-un segno di come si comporta il cancro. Abbiamo utilizzato una tecnica speciale chiamata droplet digital PCR (ddPCR) per controllare i marcatori MSI nel DNA delle EV. Abbiamo trovato marcatori MSI sia nelle cellule tumorali che nelle loro EV. Questo è entusiasmante perché dimostra che le EV possono mantenere importanti informazioni sul cancro, anche se le quantità di DNA sono molto basse.
Cosa significa tutto questo?
In termini semplici, i nostri risultati suggeriscono che gli SCFA possono aumentare il numero di EV rilasciate dalle cellule CRC e possono influenzare cosa c’è dentro quelle EV. Questo apre nuove opportunità per utilizzare le EV per aiutare a diagnosticare e monitorare il CRC, che potrebbe essere meno invasivo rispetto ai metodi tradizionali.
Andando avanti
I risultati di questo studio aprono la strada a ulteriori ricerche su come gli SCFA e le EV lavorano insieme. Il potenziale per utilizzare le EV in test non invasivi e monitoraggio dei pazienti con CRC è enorme. Immagina di non dover affrontare una dolorosa biopsia ma di poter testare la presenza di cancro usando solo un campione di sangue!
In conclusione, unire quello che sappiamo sugli SCFA con le caratteristiche delle EV potrebbe portare a progressi entusiasmanti nella diagnosi e gestione del CRC. Chissà? Magari un giorno avremo un test rapido e semplice per scoprire il cancro precocemente e aiutare più persone a vivere vite più sane.
E chi non vorrebbe questo? Dopotutto, potremmo tutti usare un po' più di buone notizie nel mondo della ricerca sul cancro.
Titolo: Investigating Short-Chain Fatty Acids Effects on Extracellular Vesicles Production in Colorectal Cancer
Estratto: Colorectal cancer (CRC) is the third most diagnosed and the second leading cause of cancer-related deaths globally, often due to late detection and limited treatment options. Recent studies have linked alterations in gut microbiota to CRC, particularly emphasizing the role of short-chain fatty acids (SCFAs) like acetate, propionate, and butyrate in shaping the tumor microenvironment (TME). SCFAs contribute to CRC pathogenesis by inducing lysosomal membrane permeabilization, cell cycle arrest, and apoptosis in cancer cells. Extracellular vesicles (EVs) are membrane-bound vesicles that facilitate intercellular communication and have gained attention as promising non-invasive biomarkers for cancer diagnosis and treatment monitoring. EVs participate in cellular response mechanisms to external stimuli by transferring proteins, lipids, and nucleic acids between cells, thus modulating target cell behavior and promoting coordinated responses to stress and environmental challenges. This process is essential for cellular adaptation and plays a significant role in pathophysiological processes, including tumor progression and immune modulation, making EVs highly relevant in clinical research. This study examined the impact of SCFAs on EV production and phenotype in CRC cells. The results indicated a notable increase in EV-sized particles following SCFA treatment of colorectal cell lines, particularly in the SW480 CRC cell line. For CRC cell lines, while co-precipitated protein levels remained stable, there was a slight decrease in cellular DNA and an increase in EV-associated DNA. KRAS-mutant SW480 cells exhibited the most pronounced response, emphasizing their heightened sensitivity to SCFA. Notably, microsatellite instability - a key biomarker for immunotherapy in CRC - was detected in both small and large EV populations from BRAF-mutant RKO cells after SCFA treatment, even at low DNA concentrations. These findings underscore the potential of EVs for non-invasive detection of molecular markers, paving the way for further exploration of their role in precision oncology. O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=100 SRC="FIGDIR/small/620636v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (25K): [email protected]@9e75a5org.highwire.dtl.DTLVardef@13dccfcorg.highwire.dtl.DTLVardef@5cdf15_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG Graphical Abstract. Effects of SCFA on EV production and characteristics in CRC cells. Treatment with SCFA led to a significant increase in the number of EV-sized particles, a decrease in cellular DNA and a corresponding increase in EV-DNA. This study also identified MSI in both s-EV and L-EV, even following SCFA treatment and at low DNA concentrations. Created using BioRender. C_FIG
Autori: D. Macedo, S. Abalde-Cela, L. Diéguez, A. Preto, C. Honrado
Ultimo aggiornamento: 2024-11-02 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.620636
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.620636.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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