Il tumore del colon è correlato ad alcuni batteri della bocca / Colon cancer is related to certain bacteria in the mouth
Il tumore del colon è correlato ad alcuni batteri della bocca / Colon cancer is related to certain bacteria in the mouth
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Una variante di un ceppo batterico che si trova comunemente nel cavo orale ha dimostrato di essere legata allo sviluppo di un ambiente favorevole alla crescita tumorale nella parte finale dell'intestino. La scoperta potrebbe portare in futuro allo sviluppo di nuovi test di screening e persino a vaccini contro questo tipo di cancro.
Un colon sano è un organo meravigliosamente efficace che estrae le sostanze nutritive e l'acqua dal cibo ed elimina i rifiuti. A volte, però, piccoli ammassi di cellule anomale crescono sul rivestimento del colon e si trasformano in cancro. Il cancro del colon è relativamente comune ma difficile da individuare; può essere confermato solo con una colonscopia od un intervento chirurgico. Un recente aumento, finora inspiegabile, dei tassi di cancro del colon tra i giovani ha reso più urgente la necessità di saperne di più su come funziona la malattia e su come prevenirla.
Individuare le cause genetiche od ambientali del cancro al colon è stata una ricerca complessa e di lunga durata, ma un nuovo studio pubblicato su “Nature” indica un indizio promettente: un batterio che si trova tipicamente nel cavo orale degli esseri umani. Lo studio ha rilevato che uno specifico sottotipo, o clade, all'interno di una sottospecie di Fusobacterium nucleatum è collegato alla crescita ed alla progressione del cancro al colon. Secondo gli autori dello studio, questi risultati potrebbero portare a migliori metodi diagnostici non invasivi per il cancro al colon e potrebbero anche suggerire nuove terapie mirate a questi batteri per eliminare il tumore.
F. nucleatum, associato alla placca dentale ed alla gengivite, è naturalmente presente nel microbioma della bocca. Una decina di anni fa gli scienziati hanno scoperto che il batterio si trovava anche nel cancro del colon, più spesso che nel tessuto normale del colon. "È stata una scoperta particolarmente interessante perché di solito in individui senza tumore questo microbo non si trova a valle della bocca", spiega Susan Bullman, biologa del Fred Hutchinson Cancer Center, coautrice del nuovo studio.
Per esplorare ulteriormente la relazione del batterio con il cancro al colon, Bullman ed i suoi colleghi hanno effettuato un ampio sequenziamento di F. nucleatum in tumori del colon e hanno esaminato come il microrganismo influenzasse l'ambiente intestinale. Innanzitutto il gruppo ha analizzato i genomi di F. nucleatum trovati nei tumori del colon per confrontarli con quelli trovati nella bocca. Bullman e colleghi hanno campionato i tumori del colon da circa 100 persone, quindi hanno frammentato i tessuti tumorali e li hanno messi su piastre di agar per permettere ai batteri presenti di crescere.
Dopo aver isolato il F. nucleatum da queste colture, gli scienziati hanno eseguito un processo chiamato long-read sequencing per ottenere una visione completa del genoma del batterio. La maggior parte dei metodi di sequenziamento tradizionali si basa su quelle che gli scienziati chiamano "letture brevi", che è come "assemblare un puzzle in cui non si è in grado di ottenere l'intero quadro", dice la prima autrice dello studio, Martha Zepeda-Rivera. "Con il sequenziamento a lettura lunga è come scattare una foto con la macchina fotografica, dove si ottiene l'immagine completa."
Il gruppo ha confrontato le sequenze dei tessuti del cancro al colon con quelle di F. nucleatum provenienti dalla bocca di individui sani. Questo ha rivelato due cladi principali all'interno di una sottospecie (chiamata F. nucleatum animalis) che si distinguono per le differenze nelle basi del DNA e nei modelli di proteine codificate. I batteri dei due cladi avevano anche un aspetto diverso tra loro al microscopio: gli esemplari del secondo clade erano più lunghi e sottili di quelli del primo.
F. nucleatum animalis dei tumori del colon rientrava in modo preponderante nel secondo clade. I genomi di questo clade sembravano codificare per caratteristiche che avrebbero aiutato i batteri a sopravvivere al pericoloso viaggio dalla bocca all'intestino, come la capacità di ottenere nutrimento in ambienti ostili (come il tratto gastrointestinale fortemente acido) o di invadere meglio le cellule. Questi batteri hanno anche "uno dei più potenti sistemi di resistenza agli acidi" che si possano trovare proprio nei batteri, che permette loro di tollerare l'ambiente acido dello stomaco, spiega Christopher Johnston, genetista del Fred Hutchinson Cancer Center e coautore dello studio.
I risultati suggeriscono che i microbi del secondo clade sono più fortemente associati al cancro del colon e hanno portato le ricercatrici ed i ricercatori ad esplorare ulteriormente il modo in cui questi microbi interagiscono con l'intestino in un modello murino. Hanno somministrato ad un gruppo di topi una singola dose orale di F. nucleatum animalis del clade 1 e a un altro una dose del clade 2, quindi hanno contato il numero di tumori formatisi. I topi del gruppo del clade 2 hanno sviluppato un numero significativamente maggiore di tumori intestinali di grandi dimensioni rispetto a quelli a cui era stato somministrato il batterio del clade 1 od un controllo non batterico.
Quando gli scienziati hanno misurato le molecole metaboliche all'interno dei tumori dei topi con batteri del clade 2, hanno trovato più molecole associate al danno cellulare da stress ossidativo, alla divisione delle cellule cancerose e all'infiammazione rispetto ai topi del gruppo di controllo e del gruppo di batteri del clade 1. "Questo supporta l'idea che i batteri del clade 2 contribuiscano a questo ambiente pro-infiammatorio e pro-oncogeno", afferma Zepeda-Rivera.
L'identificazione della variante di F. nucleatum legata al cancro del colon fornisce utili indicazioni sul suo ruolo nello sviluppo della malattia, afferma Shuji Ogino, patologo della Harvard Medical School, che non ha partecipato al nuovo studio. Ogino osserva però che sono necessarie ulteriori prove da parte di un gruppo più ampio di persone affette da cancro al colon, nonché ulteriori ricerche per capire esattamente in che modo i batteri possano contribuire all'infiammazione ed alla progressione del cancro.
I risultati dello studio potrebbero anche aiutare nella ricerca di una strategia non invasiva ed a basso costo per identificare le persone a maggior rischio di cancro al colon, afferma Cynthia Sears, biologa della Johns Hopkins University, che ha revisionato lo studio. "Abbiamo bisogno di un approccio che ci permetta di individuare le persone a rischio più elevato", aggiunge. Secondo Sears, si potrebbe sviluppare un test per verificare la presenza di questi batteri semplicemente con un tampone della bocca od un campione di feci; i batteri di clade 2 sono risultati più prevalenti anche nei campioni fecali di persone affette da cancro al colon.
Oltre agli strumenti diagnostici per prevedere la progressione del cancro, Bullman, Johnston e Zepeda-Rivera prevedono anche di sviluppare un vaccino contro F. nucleatum animalis del clade 2. Questo approccio sarebbe simile a quello utilizzato con il vaccino contro il papillomavirus umano, che si rivolge a specifici sottotipi di virus che sono maggiormente legati alla malattia.
Gli autori dello studio affermano che i nuovi risultati rappresentano un passo importante ed entusiasmante per capire come questi microrganismi possano essere sfruttati per affrontare il cancro del colon. "Questi risultati sono come una tabella di marcia, poiché abbiamo identificato il clade specifico nei tumori", conclude Johnston. "E ora abbiamo delineato le differenze che possono essere studiate in futuro."
ENGLISH
A variant of a bacterial strain commonly found in the oral cavity has been shown to be linked to the development of an environment conducive to tumor growth in the final part of the intestine. The discovery could lead to the development of new screening tests and even vaccines against this type of cancer in the future.
A healthy colon is a wonderfully effective organ that extracts nutrients and water from food and eliminates waste. Sometimes, however, small clusters of abnormal cells grow on the lining of the colon and turn into cancer. Colon cancer is relatively common but difficult to detect; it can only be confirmed with a colonoscopy or surgery. A recent, so far unexplained increase in colon cancer rates among young people has made the need to learn more about how the disease works and how to prevent it more urgent.
Pinpointing the genetic or environmental causes of colon cancer has been a complex and long-running quest, but a new study published in Nature points to a promising clue: a bacterium typically found in the oral cavity of humans. The study found that a specific subtype, or clade, within a subspecies of Fusobacterium nucleatum is linked to the growth and progression of colon cancer. According to the study authors, these findings could lead to better non-invasive diagnostic methods for colon cancer and could also suggest new therapies targeting these bacteria to eliminate the tumor.
F. nucleatum, associated with dental plaque and gingivitis, is naturally present in the oral microbiome. About a decade ago, scientists discovered that the bacterium was also found in colon cancer, more often than in normal colon tissue. “It was a particularly interesting discovery because usually in individuals without cancer this microbe is not found downstream of the mouth,” explains Susan Bullman, biologist at the Fred Hutchinson Cancer Center, co-author of the new study.
To further explore the bacterium's relationship to colon cancer, Bullman and his colleagues performed extensive sequencing of F. nucleatum in colon tumors and examined how the microorganism affected the intestinal environment. First the team analyzed the F. nucleatum genomes found in colon tumors to compare them with those found in the mouth. Bullman and colleagues sampled colon tumors from about 100 people, then fragmented the tumor tissues and placed them on agar plates to allow the bacteria present to grow.
After isolating F. nucleatum from these cultures, the scientists performed a process called long-read sequencing to gain a complete view of the bacterium's genome. Most traditional sequencing methods rely on what scientists call "short reads," which is like "assembling a puzzle where you're not able to get the whole picture," says the study's first author, Martha Zepeda-Rivera. “With long-read sequencing it's like taking a photo with your camera, where you get the full picture.”
The team compared the sequences of colon cancer tissues with those of F. nucleatum from the mouths of healthy individuals. This revealed two major clades within one subspecies (called F. nucleatum animalis) that are distinguished by differences in DNA bases and encoded protein patterns. The bacteria from the two clades also looked different from each other under the microscope: specimens from the second clade were longer and thinner than those from the first.
F. nucleatum animalis of colon tumors predominantly fell into the second clade. The genomes of this clade appeared to code for features that would help the bacteria survive the perilous journey from the mouth to the gut, such as the ability to obtain nutrition in hostile environments (such as the highly acidic gastrointestinal tract) or to better invade cells. These bacteria also have "one of the most powerful acid resistance systems" found in bacteria, which allows them to tolerate the acidic environment of the stomach, explains Christopher Johnston, a geneticist at the Fred Hutchinson Cancer Center and co-author of the study.
The findings suggest that microbes from the second clade are more strongly associated with colon cancer and led researchers to further explore how these microbes interact with the gut in a mouse model. They gave one group of mice a single oral dose of F. nucleatum animalis from clade 1 and another a dose of clade 2, then counted the number of tumors that formed. Mice in the clade 2 group developed significantly more large intestinal tumors than those given the clade 1 bacterium or a nonbacterial control.
When scientists measured metabolic molecules within the tumors of mice with clade 2 bacteria, they found more molecules associated with oxidative stress cell damage, cancer cell division, and inflammation than in control and control mice. of the clade 1 group of bacteria. “This supports the idea that clade 2 bacteria contribute to this pro-inflammatory and pro-oncogenic environment,” says Zepeda-Rivera.
The identification of the F. nucleatum variant linked to colon cancer provides useful insights into its role in the development of the disease, says Shuji Ogino, a pathologist at Harvard Medical School, who was not involved in the new study. But Ogino notes that more evidence is needed from a larger group of people with colon cancer, as well as more research to understand exactly how bacteria may contribute to inflammation and cancer progression.
The study's findings could also help in the search for a noninvasive, low-cost strategy to identify people at greatest risk for colon cancer, says Cynthia Sears, a biologist at Johns Hopkins University, who reviewed the study. “We need an approach that allows us to identify people at higher risk,” she adds. According to Sears, a test could be developed to check for the presence of these bacteria simply with a mouth swab or stool sample; Clade 2 bacteria were also more prevalent in fecal samples from people with colon cancer.
In addition to diagnostic tools to predict cancer progression, Bullman, Johnston, and Zepeda-Rivera also plan to develop a vaccine against clade 2 F. nucleatum animalis. This approach would be similar to that used with the human papillomavirus vaccine, which is targets specific subtypes of viruses that are most closely linked to the disease.
The study authors say the new findings represent an important and exciting step in understanding how these microorganisms can be harnessed to tackle colon cancer. “These results are like a roadmap, as we have identified the specific clade in tumors,” concludes Johnston. “And now we have outlined the differences that can be studied in the future.”
Da:
https://www.lescienze.it/news/2024/04/22/news/tumore_colon_batteri_orali-15696005/
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