Недавнее исследование показывает, как бактерии в кишечнике могут помочь определить, будет ли аминокислота аспарагин, содержащаяся в пище, способствовать росту опухоли или активировать иммунные клетки против рака.
Это делает кишечный микробиом, состоящий из триллионов микроорганизмов, обитающих в кишечнике, центральным элементом реакции организма на рак и современные методы лечения рака, такие как иммунотерапия. Результаты, опубликованные в журнале Cell Microbe and Host, могут привести к новому подходу к лечению рака и стратегии мониторинга — вместо того, чтобы воздействовать на опухоли напрямую, клиницисты, возможно, однажды смогут изменить микробиом кишечника или диету, чтобы "уморить" опухоли голодом, одновременно усиливая иммунные клетки. "Наше исследование показывает, что нам нужно подумать о том, как взаимодействие диеты, кишечной микробиоты и инфильтрирующих опухоль иммунных клеток может повлиять на рост рака и реакцию на терапию. Мы не можем упускать из виду этот ключевой уровень регуляции", - считает соавтор исследования Чунджун Го из Weill Cornell Medicine (США).
Исследователи впервые установили на мышиных моделях с микробиотой кишечника человека, что некоторые бактерии могут истощать запасы аминокислот и влиять на прогрессирование опухоли. Затем они сосредоточились на аспарагине, аминокислоте, которая поддерживает синтез белка и способствует выживанию клеток. Как раковые клетки, находящиеся в бедной питательными веществами среде внутри опухолей, так и CD8+ Т-клетки, цитотоксические иммунные клетки, которые непосредственно атакуют и уничтожают опухолевые клетки, нуждаются в этой аминокислоте, чтобы быть активными.
Чтобы понять роль метаболизма аспарагина в микробиоте, ученые экспериментировали с Bacteroides ovatus, распространенной кишечной бактерией с геном под названием bo‑ansB, который кодирует фермент, расщепляющий аспарагин. Используя мышиные модели, исследователи показали, что при наличии гена bo‑ansB B. ovatus утилизирует больше аспарагина в кишечнике, поэтому меньшее его количество всасывается в кровоток и доставляется к опухолям. Когда ген bo‑ansB был отключен, бактерии не смогли расщеплять аспарагин в кишечнике, поэтому большее количество аминокислоты попало в систему кровообращения и в опухоль. Это продемонстрировало, что бактерии контролируют общий уровень аспарагина, который выводится из кишечника и формирует поле битвы между опухолевыми и иммунными клетками.
В моделях колоректального рака, мышам которым дополнительно давали аспарагин, бактерии с bo-ansB способствовали росту опухолей. У мышей с бактериями, с нокаутированным bo‑ansB, та же богатая аспарагином диета имела противоположный эффект: больше аспарагина достигало опухоли и поглощалось CD8+ Т‑клетками. Это привело иммунные клетки в "стволовое" состояние, связанное с длительными и эффективными противоопухолевыми реакциями. В отличие от этого, без достаточного количества аспарагина CD8+ Т-клетки были менее эффективны в подавлении роста опухоли.
Исследование показало, что более высокие уровни аспарагина в микроокружении опухоли при удалении bo-ansB заставляли CD8+ Т‑клетки активнее экспрессировать белок—переносчик (SLC1A5) на поверхности клеток, что было важно для борьбы с раковыми клетками. Стволовые CD8+ Т-клетки служат возобновляемым источником иммунных клеток, которые могут превращаться в противораковые Т-клетки. После активации эти клетки-киллеры атакуют опухоли, вырабатывая сильные иммунные факторы, которые помогают уничтожать раковые клетки. Блокирование SLC1A5 сводило на нет эффект от более высоких уровней аспарагина.
