Microbi intestinali implicati nel cancro della vescica

Gli studi dimostrano che i batteri intestinali possono metabolizzare gli agenti cancerogeni e causarne l’accumulo in organi distanti, portando allo sviluppo del tumore.

 

 

In qualsiasi momento, oltre 10 trilioni di microbi chiamano il nostro intestino la loro casa.

Dalla scomposizione dei nutrienti nel nostro cibo al rafforzamento della nostra immunità contro gli agenti patogeni, questi microbi svolgono un ruolo essenziale nel modo in cui interagiamo con il mondo.

Ciò include, come dimostrato in un nuovo studio condotto da ricercatori e collaboratori dell’EMBL presso l’Università di Spalato, in Croazia, il modo in cui il corpo risponde agli agenti cancerogeni e sviluppa il cancro.

Gli agenti cancerogeni sono sostanze chimiche che possono causare la trasformazione di cellule ordinarie in cellule tumorali, dando origine a tumori e cancro.

Possono essere trovati in un certo numero di luoghi, il fumo di tabacco è una delle fonti più note.

I ricercatori hanno precedentemente scoperto che se i topi sono esposti alla nitrosamina BBN, una delle sostanze chimiche presenti nel fumo di tabacco, sviluppano in modo affidabile una forma aggressiva di cancro alla vescica.

Questo è quindi utilizzato come modello di laboratorio comune di cancro indotto da agenti cancerogeni.

Il laboratorio di Janoš Terzić all’Università di Spalato, in Croazia, stava studiando questo modello quando ha fatto una curiosa osservazione.

Se i topi venivano nutriti con antibiotici, a una dose che uccideva il 99,9% dei loro batteri intestinali, nello stesso momento in cui venivano esposti alla BBN le probabilità che formassero tumori erano molto più basse.

“Mentre il 90% dei topi esposti alla BBN ha continuato a sviluppare tumori alla vescica, solo il 10% di quelli che hanno ricevuto antibiotici lo ha fatto. Questo ci ha portato a ipotizzare che i batteri intestinali potrebbero essere coinvolti nella regolazione del modo in cui la BBN viene elaborata nel corpo”, ha detto Blanka Roje, co-autrice dello studio e dottoranda presso il Laboratorio per la ricerca sul cancro dell’Università di Spalato School of Medicine in Croazia.

“La diminuzione dell’incidenza del tumore è stata così drammatica che all’inizio ho dubitato dei risultati, pensando che dovessimo aver commesso un errore da qualche parte nell’esperimento. Di conseguenza, abbiamo ripetuto l’esperimento cinque volte”, ha detto Terzić.

“È stato fantastico rendersi conto che con un trattamento, in questo caso gli antibiotici, siamo stati in grado di abolire lo sviluppo del cancro”.

Durante una conferenza all’EMBL di Heidelberg, Terzić ha incontrato Michael Zimmermann, un leader del gruppo dell’EMBL Heidelberg.

Il gruppo Zimmermann è specializzato nell’utilizzo di metodi ad alto rendimento per studiare le funzioni del microbioma intestinale, concentrandosi principalmente su un processo chiamato biotrasformazione.

La biotrasformazione è la capacità che i microrganismi hanno di alterare o scomporre le sostanze chimiche nel loro ambiente.

L’incontro iniziale ha dato vita a una proficua collaborazione.

I due gruppi hanno deciso di unire le loro competenze per capire se e come i batteri intestinali hanno influenzato il modo in cui i topi hanno risposto al cancerogeno.

Utilizzando una varietà di metodi di microbiologia e biologia molecolare, i ricercatori hanno scoperto che i batteri che vivono nell’intestino del topo potrebbero convertire il BBN in BCPN.

Come la BBN, la BCPN appartiene a una classe di composti chiamati nitrosammine.

Tuttavia, il team ha scoperto che, a differenza della BBN, la BCPN si concentra nella vescica urinaria e innesca la formazione del tumore in modo microbioma-dipendente.

I ricercatori hanno poi studiato oltre 500 batteri isolati e coltivati per identificare le specie batteriche specifiche coinvolte nella conversione di BBN in BCPN.

“Abbiamo trovato 12 specie in grado di effettuare questa biotrasformazione cancerogena”, ha detto Boyao Zhang, co-primo autore dello studio ed ex studente di dottorato nel gruppo Zimmermann.

“Li abbiamo sequenziati e siamo rimasti sorpresi di scoprire che molte di queste specie erano associate alla pelle e si trovavano in abbondanza relativamente bassa nell’intestino. Abbiamo ipotizzato che ci potesse essere un trasferimento transitorio di tali batteri dalla pelle all’intestino come conseguenza della toelettatura degli animali. Ma era importante capire se questi risultati sarebbero stati veri anche per gli esseri umani”.

A seguito di questi studi iniziali sui topi, gli scienziati hanno utilizzato campioni fecali umani per dimostrare che anche i batteri intestinali umani possono convertire BBN in BCPN.

Come prova di concetto, hanno dimostrato che se le feci umane venivano trapiantate nell’intestino di un topo che non aveva un proprio microbioma intestinale, potevano anche convertire BBN in BCPN.

Tuttavia, i ricercatori hanno anche osservato grandi differenze individuali nella capacità del microbioma intestinale umano di metabolizzare la BBN, così come nelle specie batteriche coinvolte nella biotrasformazione.

“Pensiamo che questo getti le basi per ulteriori ricerche per vedere se il microbioma intestinale di una persona rappresenta una predisposizione per la carcinogenesi indotta chimicamente e potrebbe quindi essere utilizzato per prevedere il rischio individuale e potenzialmente prevenire lo sviluppo del cancro”, ha detto Zimmermann.

“Questa differenza nel microbiota interindividuale potrebbe spiegare perché alcune persone, nonostante siano esposte a potenziali agenti cancerogeni, non sviluppano tumori mentre altre lo fanno”, ha aggiunto Terzić.

Questi risultati significano che gli antibiotici possono prevenire universalmente il cancro? No, certo che no, dice Zimmermann.

“Ciò richiede ulteriori studi, compresi alcuni che stiamo attualmente conducendo, per capire come il microbioma influenza il metabolismo di diversi tipi di agenti cancerogeni. È anche importante ricordare che il cancro è una malattia multifattoriale: raramente c’è un’unica causa”.

Lo studio è in linea con i temi trasversali degli ecosistemi microbici e degli ecosistemi umani dell’EMBL, introdotti nel suo programma 2022-26, “Molecules to Ecosystems”. 

Il tema Ecosistemi microbici mira a esplorare i microrganismi e le loro interazioni tra loro e con i loro ambienti, mentre il tema Ecosistemi umani prevede di sfruttare i set di dati umani in rapida espansione per esplorare l’interazione gene-ambiente e i suoi effetti sui fenotipi umani.

 

Immagine: Isabel Romero Calvo/EMBL