باکتری ها در ایجاد سرطان روده نقشی حیاتی بازی می کنند

مطالعه ای که توسط موسسه جان هاپکینز بلومبرگ ~ کیمل برای تیم تحقیقاتی سرطان رهبری می شود، می گوید، بیمارانی با یک فرم ارثی سرطان روده، دارای دو گونه ی باکتری هستند که برای تحریک گسترش بیماری با هم همکاری می کنند. هم چنین گونه های مشابهی در افراد مبتلا به گونه ی پراکنده ای از سرطان روده هستند، یافت شده است. مطالعه دیگری که درباره ی موش به تازگی توسط همان محققان منتشرشده نشان می دهد یک مکانیزم ممکن است در پشت این که چگونه یکی از این گونه ها نوع خاصی از پاسخ ایمنی را تحریک می کند؛ به نحوی که باعث ترویج – به جای مهار – تشکیل تومورهای بدخیم می شود. با هم، این یافته ها می تواند منجر به راه های جدیدی برای موثر تر شدن و در نهایت جلوگیری از سرطان روده بزرگ شود؛ بیماری ای است که هر ساله در ایالات متحده بیش از ۵۰،۰۰۰ نفر را می کشد و در میان بزرگسالان جوان ۲۰ تا ۵۰ ساله در حال افزایش است.

یافته های علمی یک فرایند را نشان می دهد که در آن این باکتری ها به لایه محافظ مخاطی کولون حمله می کنند و برای ایجاد یک محیط میکروکنترل کامل با مواد مغذی و همه چیزهایی که باکتری ها باید زنده بمانند، التهاب مزمن و آسیب DNA بعدی را ایجاد می کند که باعث تشکیل تومور می شود. این یافته ها تغییر در استاندارد مراقبت از افرادی که هر دو نوع باکتری را حمل می کنند، پیشنهاد می دهد. دکتر رو برتول، مدیر موسسه Bloomberg ~ Kimmel Immunotherapy Cancer می گوید: “غربالگری سرطان کولون ۱۰بیشتر از هر سال یکباری که توصیه می شود باید در نظر گرفته شود.” در نهایت، هنگامی که اهمیت آن بهتر درک شود، مدیریتداروها یا واکسن ها برای جلوگیری از کلونیزاسیون باکتری ها در روده بزرگ و حتی پروبیوتیک ها برای بررسی مشکالات از روده بزرگ، اقدامات پیشگیرانه ای است که می تواند مورد بررسی قرار گیرد تا گسترش تقویت سرطان را قطع کند.

این یافته های جدید سینتیا سیرز، استاد پزشکی، و پژوهشگر موسسه بلومبرگ بر اساس تحقیقات قبلی خود نشان داده است که گونه های خاصی از باکتری ها می توانند حداقل در نیمی از بیماران مبتلا به سرطان روده بزرگ که مستعد بروز این بیماری نیستند، گسترش یابند. بر خلاف بسیاری از باکتری ها که از لایه محافظ روده عبور نمی کنند، این جوامع از باکتری ها به موش از طریق یک فیلم بیولوژیکی چسبنده درست در کنار سلول های اپیتلیال روده بزرگ حمله می کنند؛ جایی که سرطان روده بزرگ از آنجا سرچشمه می گیرد. در آنجا سیرز و همکاران پیشنهاد می کنند که این جوامع باکتری ممکن است در نهایت به سلول های اپیتلیال تبدیل شوند تازمانی که سرطانی شوند.

حدود ۵ درصد سرطانهای کولون توسط یک سندروم ارثی به نام پولیپوز آدنوماتوز فامیلی (FAP) ایجاد می شود که در آن جهش ارثی تعدادی از تغییرات ژنتیکی را ایجاد می کند که در طول زمان بوجود می آیند و در نهایت سلول های اپیتلیال را به بدخیم تبدیل می کنند. با این حال، سیرز می گوید، مشخص نیست که آیا ETBF یا سایر باکتری ها در پیشرفت سرطان روده بزرگ در بیماران FAP نقش داشته اند.

وی با همکارانش برای بررسی رابطه بین بیوفیلم های ایجاد شده با باکتری و تشکیل سلول، بافت کولون را در ۶ بیمار FAP بررسی کردند. تست ها نشان دادند که بخش های تکه تکه بیوفیلم ها در طول کولون در حدود ۷۰ درصد از بیماران پخش شده است. محققان از پروب ژن برای شناسایی گونه های باکتری خاص استفاده کردند و د دریافتند که این بیوفیلم ها عمدتا از دو نوع، Bacteroides fragilis و Escherichia coli تشکیل شده است، زیرا یافته های کولون از حداقل ۵۰۰ نوع باکتری متفاوت است. آزمایشات بر روی ۲۵ نمونه کولون اضافی از بیماران FAP نشان داد که باکتری B. fragilis یک زیرمجموعه است که به نام ETBF ایجاد می کند که باعث ایجاد سم می شود که مسیرهای خاصی را در سلول های اپیتلیال کولون ایجاد می کند و باعث التهاب کولون می شود. سوسپانسیون E.coli یک ماده به نام کالیواتکین (که توسط مجموعه ای از ژن ها در ژنوم باکتریایی به نام جزیره PKS تولید می شود) تولید می کند که باعث جهش های DNA می شود. سیرس می گوید: “این ترکیبی از این اثرات است که نیاز به همزیستی این دو باکتری است که ایجاد” طوفان کامل “برای ایجاد سرطان کولون را باعث می کند. هر دو نوع باکتری به طور معمول در کولون های کودکان جوان در سراسر جهان یافت می شود، که به طور بالقوه باعث افزایش میزان سرطان کولون در میان جوانان می شود.

سارس می گوید: “FAP یک بیماری ویرانگر است که در نهایت منجر به جراحی برداشت روده بزرگ می شود و یافته های ما می تواند ما را به راه های جدید و کمتر تهاجمی برای جلوگیری از پیشرفت سرطان کولون کمک کند.” او می گوید این روش های مشابه را می توان به انواع رایج سرطان روده بزرگ، که بدون سابقه ی خانوادگی رخ می دهد، اعمال کرد. در حال حاضر، کولونوسکوپی برای نظارت بر تشکیل تومورهای پیش سرطانی، به نام پولیپ، استاندارد مراقبت است. سیرس می گوید: اگر تحقیقات بیشتری نشان دهند که بیوفیلم ها قبل از ظاهر شدن پولیپ ظاهر می شوند، افزودن ارزیابی بیوفیلم یا شناسایی مدفوع باکتری های خاص برای مراقبت نیز می تواند فرصتی برای مداخله های غیر جراحی پیش از موعد باشد که می تواند باکتری ها را در روده از بین ببرد.

با استفاده از یک مدل موش از سرطان کولون، محققان دریافتند که حیواناتی که کولون های آنها تنها با یک یا چند گونه از این گونه ها پرورش یافتند، تومورهای کم داشتند یا اصلا توموری نداشتند. با این حال، زمانی که کولون آنها به طور همزمان با هر دو گونه مستعمره شده بود، بسیاری از تومورها را ایجاد کردند، که نشان دهنده ی همکاری بین دو نوع باکتری بود.

یک مطالعه قبلی که در سال ۲۰۰۹ توسط آزمایشگاه سیرز درژورنال طبیعت منتشر شد، یک نوع منحصر به فرد از پاسخ ایمنی تولید پروتئین التهابی به نام IL-17 نشان داد که کلیدی برای تشکیل تومور ناشی از ETBF بود. پاردول و سیرز می گویند مهم است که توجه داشته باشیم که این نوع پاسخ ایمنی از انواع واکنش های ایمنی ضد التهابی ناشی از داروهای ایمونوتراپی درمان متمایز و در واقع آنتاگونیستی است.

به منظور اثبات اهمیت IL-17 در اثرات ترویج سرطان ترکیبی باکتری، آنها از یک مدل موش استفاده کردند که در آن ژن IL-17 به طور ژنتیکی حذف شد تا بتواند IL-17 را تولید کند و موش ها را با هر دو ETBF و PKS + E مبتلا کند. بر خلاف حیواناتی که به راحتی IL-17 تولید می کنند، موش های تغییر یافته ژنتیکی تومورهای روده ای را تشکیل نمی دهند و اهمیت این پروتئین را در سرطان روده بزرگ باکتریایی تأیید می کنند. با این حال، علاوه بر IL-17، مطالعات نشان داد که ETBF لایه مخاطی را هضم می کند و PKS + E. coli را قادر می سازد تا تعداد بیشتری به مخاط رسیده باشد که در آن باکتری باعث افزایش آسیب DNA، گامی پیش از جهش های ژنی می شود.

یافته های مکمل در Cell Host & Microbe نشان می دهد که چگونه سم ETBF باعث ایجاد سرطان روده بزرگ می شود. محققان با استفاده از مدل موشهای مختلف سرطان روده بزرگ، کولونهای حیوانی را با ETBF کلونیزه کردند و سپس یک سری آزمایش برای نظارت بر تغییرات سلولی و مولکولی به دست آوردند.

نتایج آنها نشان داد که سم ETBF باعث ایجاد یک حوادثی می شود که التهاب کولون را تقویت می کند که به سلول های اپیتلیال روده تحریک می شود. اول، توکسین باعث تولید سلول های ایمنی کولون برای تولید IL-17 می شود. این مولکول التهابی سپس مستقیما بر روی سلول های اپیتلیال روده بزرگ عمل می کند تا باعث فعال شدن یک پروتئین پیچیده درگیر در القای التهاب بیشتر، به نام NFkappaB شود. NFkappaB به نوبه خود سلول های اپیتلیال روده بزرگ را تولید می کند تا چندین مولکول سیگنالینگ تولید کند که سلول های ایمنی بیشتری را به نام سلول های میلوئیدی به روده تحریک می کند. این سلول های ایمنی در پاسخ التهابی دخیل هستند و شناخته شده هستند که از رشد تومور حمایت می کنند. این فرایند در تومورهای تشکیل دهنده در روده بزرگ به دست می آید. آزمایش های اضافی نشان داد که پروتئین شناخته شده به عنوان STAT3، که قبلا نشان داده شده است که نقش مهمی در تنظیم سرطان ها و ژن های التهابی دارد، برای تشکیل تومور نیز ضروری است.

سیرس می گوید: با هم، دو مطالعه جدید نشان می دهد که استراتژی های مختلفی وجود دارد که محققان می توانند برای جلوگیری از سرطان روده بزرگ یا حتی مقابله با آن مبارزه کنند. برای مثال، ممکن است این بیماری با جلوگیری از استعمال کولون ها توسط این دو باکتری مشکل، یا طراحی دارو یا واکسن هایی که سموم آنها را هدف قرار می دهد، جلوگیری کند. محققان ممکن است در نهایت قادر به متوقف کردن آبشار بدخیم با هدف قرار دادن یک یا چند بازیکن مختلف مولکولی باشند که باعث افزایش التهاب در روده بزرگ می شوند. محققان همچنین تلاش می کنند تا بهتر درک کنند که چرا سیستم ایمنی اجازه التهاب جاری را می دهد.