00:00 
Новое исследование показывает, как бактерии в кишечнике могут помочь определить, будет ли аминокислота аспарагин, содержащаяся в рационе, способствовать росту опухоли или активировать иммунные клетки против рака, по мнению исследователей из Weill Cornell Medicine. Это делает микробиом кишечника, включающий триллионы микроорганизмов, живущих в кишечнике, центральным игроком в реакции организма на рак и на современные методы лечения рака, такие как иммунотерапия.
Результаты, опубликованные 2 января в журнале Cell Microbe and Host, могут привести к новому подходу к лечению рака и стратегии мониторинга — вместо того, чтобы напрямую воздействовать на опухоли, врачи однажды смогут изменить кишечный микробиом или диету, чтобы голодать опухоли, одновременно повышая иммунитет. клетки.
"Наше исследование показывает, что нам нужно подумать о том, как взаимодействие диеты, кишечной микробиоты и проникающих в опухоль иммунных клеток может повлиять на рост рака и реакцию на терапию. Мы не можем игнорировать этот ключевой уровень регулирования", - сказал доктор Чуньцзюнь (CJ) Го, научный сотрудник семьи Халворсен в области метаболического здоровья и доцент кафедры иммунологии в Вейле Корнелле, который был одним из руководителей исследования.
Это исследование является результатом тесное сотрудничество с соавторами д-ром Дэвидом Артисом, директором Института исследований воспалительных заболеваний кишечника Джилл Робертс и профессором иммунологии Майкла Корса, и д-ром Николасом Коллинзом, доцентом кафедры иммунологии и членом Центра питания Фридмана в Вейл Корнелл.
Микробы истощают кишечный аспарагин
Исследователи впервые установили на мышах микробиоту кишечника человека что некоторые бактерии могут истощать аминокислоты и влиять на прогрессирование опухоли. Затем они сосредоточились на аспарагине, аминокислоте, которая поддерживает синтез белка и способствует выживанию клеток. Как раковым клеткам в бедной питательными веществами среде внутри опухолей, так и CD8+ Т-клеткам, цитотоксическим иммунным клеткам, которые непосредственно атакуют и уничтожают опухолевые клетки, для активной активности необходима аминокислота.
Чтобы понять влияние метаболизма аспарагина в микробиоте, команда работала с Bacteroides ovatus, обычной кишечной бактерией с геном bo?ansB, который кодирует фермент, расщепляющий аспарагин.? Используя мышиные модели, исследователи показали, что при наличии гена bo?ansB B. ovatus потребляет больше аспарагина в кишечнике, поэтому меньшее его количество всасывается в кровоток и доставляется в опухоли.
Когда ген bo?ansB был нокаутирован, бактерии не смогли истощить запасы аспарагина в кишечнике, поэтому большая часть аминокислоты достигла кровообращения и опухоли. Это продемонстрировало, что бактерии контролируют общий уровень аспарагина, который покидает кишечник и формирует поле битвы, на котором разделяют опухоли и иммунные клетки.
В моделях колоректального рака на мышах, получавших дополнительный диетический аспарагин, бактерии с bo-ansB способствовали росту опухолей. У мышей с удаленными бактериями bo-ansB та же диета, богатая аспарагином, имела противоположный эффект: больше аспарагина достигало опухоли и поглощалось CD8+ Т-клетками. Это привело иммунные клетки в «стволообразное» состояние, связанное с длительными и эффективными противоопухолевыми реакциями. Напротив, без достаточного количества аспарагина CD8+ Т-клетки были менее эффективны в подавлении роста опухоли.
Смена питательных веществ для клеток, убивающих рак.
Исследование показало, что более высокие уровни аспарагина в микроокружении опухоли — когда bo?ansB был удален — заставили CD8+ Т-клетки экспрессировать больше белка-переносчика (SLC1A5) на своей клеточной поверхности, что было важно в борьбе с раковыми клетками. Стволоподобные CD8? Т-клетки служат возобновляемым источником иммунных клеток, которые могут созреть в Т-клетки, убивающие рак. После активации эти клетки-киллеры атакуют опухоли, вырабатывая сильные иммунные факторы, которые помогают уничтожить раковые клетки. Блокирование SLC1A5 свело на нет преимущества более высоких уровней аспарагина.
Помимо аспарагина, лаборатория Го заинтересована в изучении других путей, которые могут повлиять на бремя опухоли путем подавления роста или усиления противоопухолевой активности. "Многие исследования показывают, что ферменты, вырабатываемые нашей микробиотой, а также метаболиты, такие как небольшие молекулы и белки, могут быть потенциальными биомаркерами прогрессирования рака", - сказал доктор Го, который также является членом Института исследований воспалительных заболеваний кишечника Джилл Робертс.
Это повышает вероятность того, что в будущем лечение рака может сочетать иммунотерапию с индивидуальными диетами и стратегиями, ориентированными на микробиом, такими как разработка пробиотиков, искусственных местных кишечных бактерий или персонализированные диетические планы, которые точно настраивают доступность аминокислот.
Мы считаем, что крайне важно продолжать изучение взаимодействия между диетой, микробиотой и иммунной системой, поскольку разные диеты могут усиливать иммунную систему одного человека, но не другого, в зависимости от типа микробиоты, которую он имеет.
