Soolebakterid otsustavad kasvaja toidulaua üle

Soolebakterid võivad aidata keha immuunrakkudel kasvajatega võidelda või siis vastupidi – võimendada kasvajate kasvu.

Dr. Chunjun Guo. Foto Weill Cornell Medicine

Uuring näitab, kuidas soolestikus elavad bakterid määravad, kas toidust saadav aminohape asparagiin soodustab kasvaja kasvu või siis hoopis aktiveerib immuunrakke vähiga võitlemiseks, teatavad Weill Cornell Medicine’i teadlased. See tähendab, et triljonid soolestikus elavad mikroobid on üliolulised selles osas, kuidas organism reageerib vähile ja kaasaegsetele vähiravidele, nagu immunoteraapiad.

Need tulemused võivad viia uue vähiravi ja jälgimisstrateegiani. Kasvajate otsese sihtimise asemel võiksid arstid tulevikus kujundada ümber soole mikrobioota või toitumise, et näljutada kasvajaid ja samal ajal „laadida püssirohuga“ immuunrakke.

„Meie uuring viitab sellele, et peame mõtlema, kuidas toitumise, soole mikrobioota ja kasvajasse infiltreeruvate immuunrakkude vastastikune mõju võib mõjutada vähi kasvu ja ravivastust. Seda olulist regulatsioonitasandit ei saa tähelepanuta jätta,“ ütles dr Chunjun (CJ) Guo, Weill Cornelli immunoloogia dotsent.

See uurimistöö tehti tihedas koostöös kaasautorite dr David Artisega, kes on Michael Korsi immunoloogiaprofessor, ning dr Nicholas Collinsiga – mõlemad Weill Cornellist.

Mikroobid söövad asparagiini ära

Teadlased näitasid esmalt hiirte peal, kellel oli inimese soole mikrobioota, et mõned bakterid suudavad vähendada aminohapete hulka, mis inimese enda rakkudeni jõuavad ning mõjutada sellega kasvaja edasiarenemist. Seejärel keskenduti asparagiinile – aminohappele, mis toetab valkude sünteesi ja soodustab rakkude ellujäämist. Nii kasvajarakud kui ka CD8+ T-rakud ehk tsütotoksilised immuunrakud, mis otseselt ründavad ja hävitavad kasvajarakke – vajavad aktiivsuseks seda aminohapet.

Teadlased võtsid ette bakteri Bacteroides ovatus, mis on tavaline soolebakter ja sisaldab geeni nimega bo-ansB, mis omakorda kodeerib ensüümi, mis lagundab asparagiini. Hiirte peal katsetades näitasid teadlased, et kui bo-ansB geen on bakteril olemas, tarbib B. ovatus soolestikus rohkem asparagiini, mistõttu imendub seda vähem vereringesse ja jõuab vähem kasvajateni.

Kui bo-ansB geen eemaldati, ei suutnud bakter enam soolestikus asparagiini hulka vähendada ning rohkem aminohapet jõudis vereringesse ja kasvajasse. See näitas, et bakterid kontrollivad soolestikust edasi liikuva asparagiini üldist taset. Piltlikult kujundavad nad „lahinguvälja“, mida kasvajad ja immuunrakud jagavad.

Asparagiini saanud kolorektaalvähiga hiirtel aitasid bo-ansB-geeni sisaldavad bakterid kasvajatel kasvada. Hiirtel, kellel olid bo-ansB-geenita bakterid, oli samal asparagiinirikkal dieedil vastupidine mõju: rohkem asparagiini jõudis kasvajasse ja selle võtsid üles CD8+ T-rakud. See viis immuunrakud „tüvirakulaadsesse“ seisundisse, mida seostatakse pikaajalise ja tõhusa kasvajavastase mõjuga.

Toitaine-lüliti vähki hävitavatele rakkudele

Aktiveerituna ründavad CD8+ tapjarakud kasvajaid, tootes tugevaid immuunfaktoreid, mis aitavad vähirakke hävitada.

Lisaks asparagiinile on teadlased huvitatud ka teiste radade uurimisest, mis võivad mõjutada kasvajat kas kasvu pärssimise või kasvajavastase aktiivsuse suurendamise kaudu. „Paljud uuringud viitavad sellele, et meie mikrobioota toodetud ensüümid, samuti metaboliidid nagu väikesed molekulid ja valgud, võivad olla potentsiaalsed biomarkerid vähi progresseerumise jaoks,“ ütles dr Guo, kes on ka Jill Robertsi põletikulise soolehaiguse uurimisinstituudi liige.

Tulevane vähiravi võiks ühendada immunoteraapia, individuaalse dieedi ja mikrobioomile suunatud strateegiad. See tähendaks muuhulgas probiootikumide disainimist, geneetiliselt muundatud looduslikke soolebakterieid ja isikupärastatud dieete, mis täpselt reguleerivad aminohapete kättesaadavust.

Me peame kriitiliselt oluliseks jätkata toitumise, mikrobioota ja immuunsüsteemi vastastikuste mõjude uurimist, sest erinevad dieedid võivad tugevdada ühe inimese immuunsüsteemi, kuid mitte teise oma – sõltuvalt sellest, milline mikrobioota neil on,“ ütles dr Collins. „Meie eesmärk on personaalne ravi, kus saame kohandada konkreetse dieedi, mis toimib sünergias inimese mikrobiootaga ja tugevdab immuunsüsteemi vähi vastu.“

Ka teised bakterid mõjutavad aminohapete hulka

Uuringud näitavad, et Fusobacterium nucleatum, Bacteroides fragilis ja Helicobacter pylori on seotud vähi tekke ja progresseerumisega. Soolestiku mikrobioota võib toota vähki mõjutavaid ainevahetusprodukte nagu genotoksiinid kolibaktiin, indolimiin, H₂S, türamiin, polüamiinid ja indool-3-aldehüüd. Kolorektaalvähi patsientidel on võrreldes tervete inimestega erinev mikrobioota aminohapete (aa) ainevahetusradade rohkus ja aminohapete kontsentratsioonid. Soolemikroobid tarbivad ära suure osa soolestikus leiduvatest aminohapetest, jättes peremeeskoe jaoks vähem imendumiseks ja kasutamiseks. Mikrobioota vahendatud aminohapete ainevahetus mõjutab peremeesorganismi füsioloogiat. Näiteks Parabacteroides merdae kaitseb peremeest südame-veresoonkonna kahjustuste eest, metaboliseerides hargnenud ahelaga aminohappeid (BCAA-d). Bilophila wadsworthia vähendab glütsiini taset ning vegan-dieeti järginud inimestel, kellel selle soole patobiondi tase oli madalam, täheldati kõrgemat glütsiinitaset ja paremaid metaboolseid näitajaid. Mikroobide aminohapete ainevahetus on oluline mehhanism, mille kaudu mikrobioom mõjutab peremeesorganismi füsioloogiat. Siiski on endiselt suures osas teadmata, kuidas mikrobioota põhjustatud soolestiku aminohapete vähenemine mõjutab vähi progresseerumist ja reaktsiooni toidust saadavatele aminohapetele.