Μια νέα μελέτη διαπίστωσε ότι τα βακτήρια του εντέρου μπορούν να καθορίσουν αν το αμινοξύ ασπαραγίνη που λαμβάνεται από τη διατροφή θα τροφοδοτήσει την ανάπτυξη των όγκων ή θα ενεργοποιήσει τα ανοσοκύτταρα ώστε να επιτεθούν στον καρκίνο.

Τα ευρήματα αναδεικνύουν το μικροβίωμα του εντέρου, δηλαδή τα τρισεκατομμύρια μικροοργανισμών που ζουν στο έντερο, σε βασικό ρυθμιστή της αντίδρασης του οργανισμού τόσο στον καρκίνο όσο και στις σύγχρονες θεραπείες, όπως οι ανοσοθεραπείες.

Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύτηκαν στο Cell Microbe and Host, θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε μια νέα προσέγγιση στη θεραπεία και την παρακολούθηση του καρκίνου. Αντί να στοχεύεται άμεσα ο όγκος, οι γιατροί ενδέχεται στο μέλλον να μπορούν να τροποποιούν το μικροβίωμα του εντέρου ή τη διατροφή, στερώντας από τους όγκους βασικά θρεπτικά συστατικά και ταυτόχρονα ενισχύοντας τη δράση των ανοσοκυττάρων.

«Η μελέτη μας έδειξε ότι πρέπει να λαμβάνουμε σοβαρά υπόψη την αλληλεπίδραση ανάμεσα στη διατροφή, το μικροβίωμα του εντέρου και τα ανοσοκύτταρα που διεισδύουν στους όγκους, καθώς μπορεί να επηρεάζει την ανάπτυξη του καρκίνου και την ανταπόκριση στη θεραπεία. Αυτό το επίπεδο ρύθμισης δεν μπορεί να αγνοηθεί», ανέφερε ο Chunjun Guo, αναπληρωτής καθηγητής ανοσολογίας στο Weill Cornell και εκ των επικεφαλής της μελέτης.

Όταν τα μικρόβια «καταναλώνουν» την ασπαραγίνη

Αρχικά, οι ερευνητές έδειξαν σε πειραματικά μοντέλα ποντικών με ανθρώπινο μικροβίωμα ότι ορισμένα βακτήρια μπορούν να μειώνουν αμινοξέα στο έντερο και να επηρεάζουν την πορεία των όγκων. Στη συνέχεια επικεντρώθηκαν στην ασπαραγίνη, ένα αμινοξύ απαραίτητο για τη σύνθεση πρωτεϊνών και την επιβίωση των κυττάρων. Τόσο τα καρκινικά κύτταρα, τα οποία ζουν σε περιβάλλον φτωχό σε θρεπτικά συστατικά, όσο και τα CD8+ Τ κύτταρα, τα ανοσοκύτταρα που επιτίθενται άμεσα στους όγκους, χρειάζονται την ασπαραγίνη για να λειτουργήσουν σωστά.

Για να κατανοήσουν πώς ο μεταβολισμός της ασπαραγίνης από το μικροβίωμα επηρεάζει αυτή την ισορροπία, οι ερευνητές μελέτησαν το Bacteroides ovatus, ένα κοινό βακτήριο του εντέρου που διαθέτει το γονίδιο bo-ansB. Το γονίδιο αυτό κωδικοποιεί ένα ένζυμο που διασπά την ασπαραγίνη.

Σε πειράματα με ποντίκια, διαπιστώθηκε ότι όταν το bo-ansB είναι ενεργό, το B. ovatus καταναλώνει περισσότερη ασπαραγίνη στο έντερο, με αποτέλεσμα μικρότερες ποσότητες να απορροφώνται στο αίμα και να φτάνουν στους όγκους.

Όταν το γονίδιο bo-ansB αφαιρέθηκε, το βακτήριο δεν μπορούσε πλέον να μειώνει την ασπαραγίνη στο έντερο. Έτσι, μεγαλύτερα επίπεδα του αμινοξέος περνούσαν στην κυκλοφορία του αίματος και στους όγκους. Με τον τρόπο αυτό, τα βακτήρια φαίνεται να ρυθμίζουν το πόση ασπαραγίνη «φεύγει» από το έντερο και να διαμορφώνουν το περιβάλλον στο οποίο αλληλεπιδρούν οι όγκοι και τα ανοσοκύτταρα.

Σε μοντέλα καρκίνου παχέος εντέρου, όταν τα ποντίκια κατανάλωναν διατροφή πλούσια σε ασπαραγίνη, τα βακτήρια με ενεργό το bo-ansB ευνόησαν την ανάπτυξη των όγκων. Αντίθετα, στα ποντίκια με βακτήρια χωρίς το συγκεκριμένο γονίδιο, η ίδια διατροφή είχε το αντίθετο αποτέλεσμα. Περισσότερη ασπαραγίνη έφτανε στον όγκο και απορροφούνταν από τα CD8+ Τ κύτταρα, τα οποία ενεργοποιούνταν σε μια «βλαστοκυτταρική» κατάσταση που συνδέεται με μακροχρόνιες και αποτελεσματικές αντικαρκινικές αποκρίσεις. Χωρίς επαρκή ασπαραγίνη, τα CD8+ Τ κύτταρα αποδείχθηκαν λιγότερο ικανά να περιορίσουν την ανάπτυξη των όγκων.

Ένας διατροφικός «διακόπτης» για τα Τ κύτταρα που σκοτώνουν τον καρκίνο

Η μελέτη έδειξε επίσης ότι τα υψηλότερα επίπεδα ασπαραγίνης στο μικροπεριβάλλον του όγκου, όταν το bo-ansB είχε αφαιρεθεί, οδήγησαν τα CD8+ Τ κύτταρα να εκφράζουν περισσότερο τον μεταφορέα SLC1A5 στην επιφάνειά τους. Ο συγκεκριμένος μεταφορέας αποδείχθηκε κρίσιμος για την αντικαρκινική τους δράση. Τα CD8+ Τ κύτταρα με βλαστοκυτταρικά χαρακτηριστικά λειτουργούν ως μια διαρκώς ανανεώσιμη δεξαμενή κυττάρων που μπορούν να εξελιχθούν σε ισχυρά αντικαρκινικά Τ κύτταρα. Όταν ενεργοποιηθούν, παράγουν ισχυρούς ανοσολογικούς παράγοντες που συμβάλλουν στην καταστροφή των καρκινικών κυττάρων. Ο αποκλεισμός του SLC1A5 εξάλειψε τα οφέλη που προσέφεραν τα αυξημένα επίπεδα ασπαραγίνης.

Πέρα από την ασπαραγίνη, η ερευνητική ομάδα ενδιαφέρεται να μελετήσει και άλλες μεταβολικές οδούς που μπορεί να επηρεάζουν το φορτίο των όγκων, είτε περιορίζοντας την ανάπτυξή τους είτε ενισχύοντας την αντικαρκινική ανοσολογική απόκριση.

«Πολλές μελέτες έδειξαν ότι τα ένζυμα που παράγονται από το μικροβίωμά μας, καθώς και οι μεταβολίτες, όπως μικρά μόρια και πρωτεΐνες, μπορεί να αποτελέσουν πιθανούς βιοδείκτες για την εξέλιξη του καρκίνου», ανέφερε ο Guo.

Τα ευρήματα αυτά ανοίγουν τον δρόμο για μελλοντικές στρατηγικές φροντίδας του καρκίνου που θα συνδυάζουν την ανοσοθεραπεία με εξατομικευμένες διατροφικές παρεμβάσεις και παρεμβάσεις στο μικροβίωμα. Σε αυτές θα μπορούσαν να περιλαμβάνονται ειδικά προβιοτικά, γενετικά τροποποιημένα εντερικά βακτήρια ή εξατομικευμένα διατροφικά πλάνα που ρυθμίζουν με ακρίβεια τη διαθεσιμότητα των αμινοξέων.

«Είναι κρίσιμο να συνεχίσουμε να μελετάμε τις αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στη διατροφή, το μικροβίωμα και το ανοσοποιητικό σύστημα, γιατί διαφορετικές διατροφές μπορεί να ενισχύουν το ανοσοποιητικό σύστημα ενός ατόμου αλλά όχι ενός άλλου, ανάλογα με το μικροβίωμα που διαθέτει», επισήμανε ο Collins. «Στόχος μας είναι η εξατομικευμένη θεραπεία, ώστε να μπορούμε να προσαρμόζουμε μια διατροφή που θα συνεργάζεται με το μικροβίωμα του κάθε ατόμου και θα ενισχύει την άμυνα απέναντι στον καρκίνο».