Μια νέα μελέτη έδειξε ότι τα βακτήρια του εντέρου μπορούν να καθορίσουν αν το αμινοξύ ασπαραγίνη από τη διατροφή θα ενισχύσει την ανάπτυξη των όγκων ή αν θα ενεργοποιήσει ανοσοκύτταρα εναντίον του καρκίνου.

Σύμφωνα με ερευνητές της Weill Cornell Medicine, το εύρημα αυτό αναδεικνύει το μικροβίωμα του εντέρου, δηλαδή τα τρισεκατομμύρια μικροοργανισμών που ζουν στο πεπτικό σύστημα, ως βασικό παράγοντα στον τρόπο με τον οποίο ο οργανισμός ανταποκρίνεται τόσο στον καρκίνο όσο και στις σύγχρονες θεραπείες, όπως οι ανοσοθεραπείες.

Τα αποτελέσματα της μελέτης, που δημοσιεύτηκαν στις 2 Ιανουαρίου στο επιστημονικό περιοδικό Cell Microbe and Host, θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε μια εντελώς νέα προσέγγιση στη θεραπεία και την παρακολούθηση του καρκίνου. Αντί η θεραπεία να στοχεύει απευθείας τον όγκο, στο μέλλον ενδέχεται να είναι εφικτό να τροποποιείται το μικροβίωμα του εντέρου ή η διατροφή, ώστε να στερείται ο όγκος βασικά θρεπτικά συστατικά και ταυτόχρονα να ενισχύεται η δράση των ανοσοκυττάρων.

«Η μελέτη μας έδειξε ότι πρέπει να λαμβάνουμε σοβαρά υπόψη πώς η αλληλεπίδραση ανάμεσα στη διατροφή, το μικροβίωμα του εντέρου και τα ανοσοκύτταρα που διεισδύουν στους όγκους μπορεί να επηρεάζει την ανάπτυξη του καρκίνου και την ανταπόκριση στη θεραπεία. Δεν μπορούμε να αγνοούμε αυτό το κρίσιμο επίπεδο ρύθμισης», ανέφερε ο Chunjun (CJ) Guo, αναπληρωτής καθηγητής ανοσολογίας στη Weill Cornell και Halvorsen Family Research Scholar στη Μεταβολική Υγεία, που συνυπέγραψε τη μελέτη.

Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο στενής συνεργασίας με τους εκ των συγγραφέων της μελέτης τον David Artis, διευθυντή του Jill Roberts Institute for Research in Inflammatory Bowel Disease και καθηγητή ανοσολογίας, καθώς και τον Nicholas Collins, επίκουρο καθηγητή ανοσολογίας και μέλος του Friedman Center for Nutrition, επίσης στη Weill Cornell.

Πώς τα μικρόβια μειώνουν την ασπαραγίνη στο έντερο

Αρχικά, οι ερευνητές έδειξαν σε πειραματικά μοντέλα ποντικών με ανθρώπινο μικροβίωμα εντέρου ότι ορισμένα βακτήρια μπορούν να μειώνουν τα επίπεδα αμινοξέων και να επηρεάζουν την εξέλιξη των όγκων. Στη συνέχεια επικεντρώθηκαν στην ασπαραγίνη, ένα αμινοξύ απαραίτητο για τη σύνθεση πρωτεϊνών και την επιβίωση των κυττάρων. Τόσο τα καρκινικά κύτταρα στο φτωχό σε θρεπτικά συστατικά περιβάλλον των όγκων όσο και τα CD8+ Τ κύτταρα, τα ανοσοκύτταρα που επιτίθενται άμεσα στα καρκινικά κύτταρα, χρειάζονται ασπαραγίνη για να λειτουργούν αποτελεσματικά.

Για να διερευνήσουν τον ρόλο του μεταβολισμού της ασπαραγίνης από το μικροβίωμα, οι επιστήμονες μελέτησαν το βακτήριο Bacteroides ovatus, ένα συνηθισμένο βακτήριο του εντέρου που διαθέτει το γονίδιο bo ansB, το οποίο κωδικοποιεί ένα ένζυμο που διασπά την ασπαραγίνη. Σε μοντέλα ποντικών διαπιστώθηκε ότι όταν το γονίδιο bo ansB είναι ενεργό, το βακτήριο καταναλώνει μεγαλύτερες ποσότητες ασπαραγίνης στο έντερο, με αποτέλεσμα λιγότερη να απορροφάται στο αίμα και να φτάνει στους όγκους.

Όταν το γονίδιο bo ansB απενεργοποιήθηκε, το βακτήριο δεν μπορούσε πλέον να μειώσει την ασπαραγίνη στο έντερο. Έτσι, περισσότερη ασπαραγίνη περνούσε στην κυκλοφορία του αίματος και κατέληγε στον όγκο. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα βακτήρια του εντέρου ρυθμίζουν σε μεγάλο βαθμό τα επίπεδα ασπαραγίνης που εξέρχονται από το έντερο και, κατ’ επέκταση, το περιβάλλον στο οποίο συνυπάρχουν όγκοι και ανοσοκύτταρα.

Σε μοντέλα ποντικών με καρκίνο του παχέος εντέρου που λάμβαναν αυξημένη ποσότητα ασπαραγίνης μέσω της διατροφής, τα βακτήρια με ενεργό το bo ansB ευνόησαν την ανάπτυξη των όγκων. Αντίθετα, στα ποντίκια με βακτήρια χωρίς το συγκεκριμένο γονίδιο, η ίδια διατροφή πλούσια σε ασπαραγίνη είχε το αντίθετο αποτέλεσμα. Περισσότερη ασπαραγίνη έφτανε στον όγκο και απορροφούνταν από τα CD8+ Τ κύτταρα, οδηγώντας τα σε μια «βλαστοειδή» κατάσταση που συνδέθηκε με πιο μακροχρόνιες και αποτελεσματικές αντικαρκινικές ανοσολογικές αποκρίσεις. Όταν τα επίπεδα ασπαραγίνης ήταν χαμηλά, τα CD8+ Τ κύτταρα αποδείχθηκαν λιγότερο αποτελεσματικά στον περιορισμό της ανάπτυξης των όγκων.

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

Η μελέτη έδειξε επίσης ότι τα υψηλότερα επίπεδα ασπαραγίνης στο μικροπεριβάλλον του όγκου, όταν το bo ansB είχε αφαιρεθεί, ώθησαν τα CD8+ Τ κύτταρα να εκφράζουν περισσότερη από την πρωτεΐνη μεταφορέα SLC1A5 στην επιφάνειά τους, στοιχείο κρίσιμο για την αντικαρκινική τους δράση. Τα «βλαστοειδή» CD8+ Τ κύτταρα λειτουργούν ως μια ανανεώσιμη δεξαμενή ανοσοκυττάρων που μπορούν να εξελιχθούν σε Τ κύτταρα ικανά να εξοντώνουν καρκινικά κύτταρα. Όταν ενεργοποιούνται, παράγουν ισχυρούς ανοσολογικούς παράγοντες που συμβάλλουν στην καταστροφή των όγκων. Ο αποκλεισμός της SLC1A5 εξουδετέρωσε τα οφέλη που προέκυπταν από τα αυξημένα επίπεδα ασπαραγίνης.

Πέρα από την ασπαραγίνη, οι ερευνητές εξετάζουν και άλλα μεταβολικά μονοπάτια που θα μπορούσαν να επηρεάζουν το φορτίο του όγκου, είτε περιορίζοντας την ανάπτυξή του είτε ενισχύοντας την αντικαρκινική ανοσολογική δραστηριότητα. «Πολλές μελέτες έδειξαν ότι τα ένζυμα που παράγει το μικροβίωμα, αλλά και οι μεταβολίτες, όπως μικρά μόρια και πρωτεΐνες, θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως πιθανοί βιοδείκτες για την εξέλιξη του καρκίνου», ανέφερε ο Guo, μέλος και του Jill Roberts Institute for Research in Inflammatory Bowel Disease.

Τα ευρήματα αυτά ενισχύουν την προοπτική η μελλοντική αντικαρκινική φροντίδα να συνδυάζει την ανοσοθεραπεία με στοχευμένες διατροφικές παρεμβάσεις και στρατηγικές που αφορούν το μικροβίωμα. Σε αυτές θα μπορούσαν να περιλαμβάνονται προβιοτικά, γενετικά τροποποιημένα βακτήρια του εντέρου ή εξατομικευμένα διατροφικά πλάνα που ρυθμίζουν με ακρίβεια τη διαθεσιμότητα συγκεκριμένων 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. Στόχος μας είναι η εξατομικευμένη θεραπεία, όπου μπορούμε να προσαρμόζουμε μια συγκεκριμένη διατροφή που θα συνεργάζεται με το μικροβίωμα του κάθε ατόμου και θα ενισχύει την ανοσολογική απόκριση απέναντι στον καρκίνο», εξήγησε π Nicholas Collins, επίκουρος καθηγητής ανοσολογίας και μέλος του Friedman Center for Nutrition, Weill Cornell Medicine