Новое исследование Fusobacterium nucleatum: как ротовая бактерия колонизирует и ускоряет рост опухолей?

Ученые из Института инфекционных исследований на основе РНК Гельмгольца (HIRI) и Института молекулярной биологии инфекций (IMIB) в Вюрцбурге стремятся лучше понять связь ротовой бактерии Fusobacterium nucleatum с различными онкологическими заболеваниями.

Чтобы раскрыть молекулярные стратегии этих бактерий, команда разработала новые генетические инструменты. Они обнаружили фактор адаптации, который может помогать микроорганизмам колонизировать опухолевые клетки. Результаты исследования, опубликованные в журнале PNAS, способствуют поиску новых терапевтических мишеней.

Более 4500 видов бактерий колонизируют человека. Хотя их значение для благополучия, здоровья и болезней признается все больше, лежащие в основе молекулярные механизмы в значительной степени неизвестны. Это касается и фузобактерий: они являются многочисленным членом орального микробиома, но могут распространяться по организму и колонизировать вторичные участки, особенно раковые ткани.

Там они способствуют прогрессии опухоли и метастазированию, осложняют лечение и ухудшают прогноз. Это уже продемонстрировано при колоректальном раке и раке молочной железы. Кроме того, фузобактериям все чаще отводят соответствующую роль в раке других органов, например, пищевода и поджелудочной железы.

Но как ротовому микробу удается адаптироваться и выживать за пределами своей первоначальной среды обитания? Ответ на этот вопрос может привести к новым терапевтическим подходам в борьбе с раком, что является важной задачей для Йорга Фогеля, управляющего директора HIRI и ответственного автора публикации.

На пути к разгадке специалиста по адаптации

Fusobacterium nucleatum — это штамм бактерий, который в ходе эволюции рано отделился от других известных бактерий, таких как Escherichia coli (E. coli). Следовательно, данные, полученные на хорошо изученном модельном организме E. coli, не обязательно применимы к ротовому микробу. Для разгадки тайны фузобактерий также требуются новые генетические инструменты. До сих пор исследования в основном были сосредоточены на организме-хозяине из-за неспособности генетически анализировать молекулярные принципы работы микроба.

Здесь на помощь приходят ученые из Вюрцбурга. «Мы разработали и применили широкий набор инструментов для Fusobacterium nucleatum, включая флуоресцентную визуализацию, которая позволяет нам визуализировать и отслеживать микроорганизмы», — объясняет Фальк Понат, первый автор исследования. Используя эти инструменты, команда обнаружила фактор, который может способствовать адгезии онкомикробов к опухолевым клеткам.

Понат заявляет: «В предыдущем исследовании мы уже видели, что небольшая регуляторная рибонуклеиновая кислота, известная как sRNA, регулирует белок бактериальной оболочки. Теперь мы проанализировали этот механизм более подробно и обнаружили вовлеченный специфический фактор адаптации, который подавляет несколько мембранных белков». Было показано, что этот фактор адаптации нечувствителен к внешним стрессорам, но сильно реагирует на молекулярный кислород. Кислород активировал фактор адаптации, который, в свою очередь, включал sRNA.

Обнаружение регулона, схожего по архитектуре с E. coli, у Fusobacterium nucleatum довольно удивительно, учитывая эволюционное расстояние, говорит Понат. В то же время заманчиво предположить, что фактор адаптации служит сенсором окружающей среды и, опосредованно через кислород, перестраивает бактериальную оболочку.

Фузобактерии используют белки своей клеточной мембраны для взаимодействия с хозяином. Однако причинно-следственная связь между упомянутыми процессами и колонизацией опухолевой ткани еще требует доказательств. Ожидается, что текущие открытия и новые генетические инструменты ускорят дальнейшие научные исследования в этой области.