Пациентки, у которых развивается рак шейки матки, часто инфицированы не только вирусом папилломы человека (ВПЧ), но и одновременно бактериальным возбудителем Chlamydia trachomatis.
Поэтому возникает подозрение, что эти два патогена работают в своеобразной слаженной команде, чтобы "перепрограммировать" инфицированные ими клетки таким образом, что они начинают деградировать и бесконтрольно делиться.
Синдрилла Чумдури, руководитель исследовательской группы кафедры микробиологии Вюрцбургского университета и ее коллеги впервые продемонстрировали, что это не просто подозрение, а конкретный проверяемый эффект. Они создали реалистичные копии органов - так называемые трехмерные органоиды, - на которых они изучают взаимодействие между патогенами и тканями, которые они затрагивают, а также процессы развития заболевания. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
"Наше исследование использует органоиды для демонстрации опасности множественных инфекций. Они создают уникальную клеточную микросреду, которая потенциально способствует перепрограммированию тканей и, следовательно, развитию рака", - говорит Чумдури, резюмируя главный результат своих исследований. Для этого ученые использовали клетки здоровых доноров для создания близкой к физиологической органоидной модели шейки матки.
В частности, исследование сосредоточено на двух типах тканей: во-первых, так называемая эктоцервикс - часть слизистой оболочки шейки матки, которая выходит во влагалище. И во-вторых, эндоцервикс - часть слизистой оболочки, которая находится внутри шейки матки и соединяет ее с маткой. Их основная задача - предотвратить проникновение патогенных микроорганизмов в матку и тем самым помочь сохранить верхний женский репродуктивный тракт стерильным.
Почему Чумдури особенно интересуется этими двумя типами тканей? "Участки, где сливаются экто- и эндоцервикс, образуют переходную зону и особенно подвержены инфекциям и новообразованиям, - говорит она. Большинство раковых заболеваний шейки матки зарождается именно там, добавляет она.
Есть также веские причины сосредоточиться именно на ВПЧ и C. trachomatis: "Они являются одними из самых распространенных патогенных инфекций, передающихся половым путем, - поясняет Чумдури. Уже давно доказано, что ВПЧ может вызывать рак. Именно поэтому с 2007 года в Германии девочки, а теперь и мальчики, могут пройти вакцинацию против этого вируса.
На самом деле ДНК вируса обнаруживается в более чем 90 % всех случаев рака шейки матки. Однако вирус не являются единственным виновником, о чем свидетельствует тот факт, что хотя более 80 % женщин заражаются ВПЧ в течение жизни, рак развивается лишь у 2% из них. Поэтому считается, что коинфекция C. trachomatis является основным фактором, способствующим развитию злокачественных новообразований. Однако "динамика этой коинфекции и лежащие в ее основе механизмы были практически неизвестны", - отмечает Чумдури.
Проблема заключается в том, что "в отличие от опухолевых вирусов, ДНК которых можно обнаружить в опухолях, бактерии, связанные с раком, редко оставляют обнаруживаемые элементы в раковых клетках", - объясняет Чумдури. Тем не менее, по ее словам, чтобы связать бактерии с развитием рака, необходимо определить те клеточные и мутационные процессы, которые способствуют тому, что клетки претерпевают патологические изменения. Сейчас Чумдури и ее сотрудники систематически изучают эти процессы в органоидах, которые они создали.
Результатом стал следующий вывод: "Наши исследования показывают, что ВПЧ и хламидии вызывают уникальное клеточное перепрограммирование хозяина. Некоторые гены по-разному регулируются этими двумя патогенами, что связано со специфическими иммунными реакциями. Среди прочего, патогены влияют на значительное подмножество всех регулируемых генов, отвечающих за восстановление повреждений ДНК". В целом, полученные результаты показывают, что
"совместное существование ВПЧ и хламидий может негативно повлиять на клеточную и геномную стабильность и способствовать неопластической прогрессии", как говорится в заключении исследования.
В то же время, исследование предоставляет первые доказательства того, что 3D органоиды шейки матки, разработанные группой Чумдури, подходят для изучения различных аспектов биологии шейки матки, включая тестирование лекарственных препаратов в условиях, близких к физиологическим. Возможность культивирования этих органоидов и генетического манипулирования ими открывает новые возможности для изучения развития, прогрессирования и исхода хронических инфекций в достоверных доклинических условиях.
