Рак молочной железы занимает одно из первых мест по частоте диагностирования, а в 2020 году стал самым распространенным раком среди женщин во всем мире.
В 15-20% случаев этого рака наблюдается сверхэкспрессия рецептора фактора роста ErbB2, кодируемого эритробластическим онкогеном B, что повышает агрессивность опухоли и приводит к увеличению риска рецидива и летального исхода. Препарат трастузумаб нацелен на этот белок, однако до 35% пациенток не реагируют на него сразу, а у 70% развивается резистентность к терапии через год. Механизм этой неэффективности неясен. Один из факторов, который может помочь исследователям лучше понять рост опухоли и устойчивость к терапии, - это влияние бактерий микробиома и тех микробов, которые живут внутри опухолей. «Это развивающаяся область, - отмечает Мелани Рутковски, иммунолог из Университета Вирджинии.
Pseudomonas aeruginosa - самая распространенная бактерия, встречающаяся в опухолях молочной железы, но ее роль недостаточно хорошо изучена. Сяохун Фанг, химик, изучающая молекулярную медицину в Китайской академии наук, и ее группа помогли выяснить механизм действия сигнальной молекулы P. aeruginosa, N-(3-оксо-додеканоил) гомосерин-лактона (3oc), которая индуцирует апоптоз в иммунных клетках. Фанг, чья группа использует модели опухолей, объяснила причину этого интереса: «[Мой аспирант] однажды задался вопросом, оказывает ли 3oc также какое-либо воздействие на опухолевые клетки». Фанг отметила, что во многих исследованиях лекарственной устойчивости не учитывается вклад внутриопухолевых бактерий.
Мотивированная этим пробелом, исследовательская группа продемонстрировала в новом исследовании, что 3oc, продуцируемый P. aeruginosa, действительно способствует устойчивости клеток рака молочной железы к трастузумабу. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Science, дают представление о роли внутриопухолевых бактерий и их роли в резистентности к химиотерапии. «Это открывает возможности для изучения некоторых механизмов резистентности, развивающихся у пациентов, и того, как микробиом может быть внутренним фактором резистентности к этим методам лечения», - считает Рутковски, которая не принимала участия в исследовании.
Чтобы изучить влияние 3oc на резистентность к химиотерапии, ученые в течение 72 часов обрабатывали различными дозами 3oc три линии клеток рака молочной железы: с высокой экспрессией ErbB2 и чувствительные к трастузумабу, с высокой экспрессией EbrB2 и резистентные к трастузумабу, а также с низкой экспрессией ErbB2. Обработка дозозависимым образом повышала лекарственную устойчивость во всех трех линиях, в том числе и в ранее чувствительных клетках. В отличие от иммунных клеток, где 3oc останавливает пролиферацию и индуцирует апоптоз, эта молекула, по наблюдениям исследователей, не влияла на жизнеспособность клеток. Чтобы определить, как 3oc влияет на клетки рака молочной железы, исследователи сравнили экспрессию мРНК до и после обработки 3oc. Оценив дифференциально экспрессированные гены, исследователи обнаружили, что обработка 3oc активирует гены, относящиеся к фактору роста опухоли β (TGF-β) и пути ErbB2.
Трастузумаб подавляет рост раковых клеток, связываясь с ErbB2 и блокируя его сигналы, тем самым выключая этот жизненно важный для опухоли путь. Авторы исследования предположили, что 3oc может активировать путь ErbB2 непосредственно через его рецептор или через TGF-β-сигнализацию, преодолевая ингибирование трастузумабом. Они подтвердили, что 3oc фосфорилирует сигнальный преобразователь TGF-β. Обработка клеток ингибитором TGF-β блокировала этот эффект, что также предотвращало стимуляцию ErbB2 и его последующей сигнализации.
Наконец, исследователи изучили образцы опухолей пациентов на наличие P. aeruginosa и 3oc. Они обнаружили P. aeruginosa с помощью количественной ПЦР и флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) в 7 из 34 опухолей. Опухоли от пациенток, которые не полностью ответили на лечение трастузумабом, чаще содержали бактерии. Отдельно они обнаружили 3oc в 8 из 24 опухолей с помощью жидкостной хроматографии и ионизационной тандемной масс-спектрометрии. Эти результаты дают клиническое подтверждение тому, что P. aeruginosa присутствует, по крайней мере, в опухолях некоторых пациенток и продуцирует 3oc, который может вызывать резистентность к химиотерапии.
Франческа Газзанига, иммунолог-онколог из Гарвардской медицинской школы, изучающая роль микробиома кишечника в иммунном ответе на рак, но не принимавшая участия в исследовании, отметила, что данное исследование демонстрирует потенциальный механизм резистентности к трастузумабу и имеет интересные перспективы. Однако она добавила, что одной из проблем при изучении роли бактерий в опухолях является возможность подтвердить, что бактерии присутствуют, а не являются просто контаминацией, внесенной во время приготовления препарата, как в случае с тканевыми блоками. "В будущем мы должны быть очень внимательны в отношении контаминации, когда проводим такие исследования, и помнить об отрицательных контролях", - отметила она.
Группа Фанг использовала несколько отрицательных контролей в своих исследованиях, а также наблюдала P. aeruginosa внутри клеток с помощью FISH. Газзанига говорит, что возможность подтвердить, что бактерии в опухоли действительно живут внутриклеточно, повышает шансы на то, что находка реальна, а не вызвана контаминацией. «В целом, это правильно, что люди должны задуматься о возможности влияния микробов на иммунотерапию рака и, вероятно, на многие другие методы лечения», - отметила Газзанига.
Фанг добавила, что, поскольку активация TGF-β и сигнализация ErbB2 наблюдаются при других видах рака и механизмах резистентности, ее группа заинтересована в изучении того, играет ли 3oc роль и в этих системах. Кроме того, по ее словам, они заинтересованы в изучении других бактериальных сигнальных молекул, которые похожи на 3oc, но могут иметь другие функции. «Мы можем изучить этот новый механизм и найти ему новое применение», - сказала она.
