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Prodotto chimico del Cancro dal microbo comune dell'intestino

Molti batteri comuni dell'intestino portano le mutazioni cancerogene, dice un nuovo studio pubblicato nella natura del giornale sul 27 febbraio 2020.

I precedenti

Ci sono trilioni dei batteri che vivono in e sul corpo umano. I batteri dell'intestino presso le persone umane svolgono un ruolo unico sia nella salubrità che nella malattia. Innescano l'immunità durante il periodo di due settimane formativo subito dopo la nascita, essi impediscono l'invasione e la crescita eccessiva delle specie batteriche patogene e mantengono l'integrità dell'epitelio intestinale, tra l'altro.

Un agente patogeno potenziale che si presenta comunemente nell'intestino umano è il batterio Escherichia coli (Escherichia coli).

Batterio di Escherichia coli, E.coli, batteri a forma di bastoncino gram-negativi, parte della flora normale intestinale ed agente causativo di diarrea e di infiammazione, illustrazione 3D: Kateryna Kon/Shutterstock
Batterio di Escherichia coli, E.coli, batteri a forma di bastoncino gram-negativi, parte della flora normale intestinale ed agente causativo di diarrea e di infiammazione, illustrazione 3D: Kateryna Kon/Shutterstock

Mutazioni e sviluppo del tumore

Le cellule tumorali si sviluppano a causa delle mutazioni specifiche nel DNA, che causano la proliferazione e la perdita senza briglia di caratteristiche mature, in molti casi, provocando finalmente la crescita del tumore.  Le mutazioni sono causate spesso tramite l'esposizione a luce ultravioletta o al fumo. Le esposizioni ripetute aumentano le probabilità delle mutazioni nocive che si accumulano all'interno di una cella, causanti la trasformazione cancerogena.

Rappresentazione schematica dell
Rappresentazione schematica dell'iniezione dei batteri nel lumen di un'immagine organoid e e fluorescente di microscopia di un così organoid. Organoid intestinale umano (verde) riempito di batteri contrassegnati (blu). Credito di immagine: Cayetano Pleguezuelos-Manzano, Jens Puschhof, Axel Rosendahl Huber, istituto del ©Hubrecht

È conosciuto che ogni tipo di cause di danno del DNA un reticolo visibile di danno del DNA ha chiamato un'impronta o un'orma mutational. Molte tali orme già sono conosciute, che registrano l'effetto degli agenti come l'esposizione o fumo ultravioletta. Quindi, la cronologia dell'esposizione può essere conosciuta spesso esaminando l'orma mutational. Tuttavia, gli effetti mutageni dei batteri dell'intestino erano sconosciuti fino ad oggi.

Come il ricercatore Ruben van Boxtel spiega, “queste impronte possono avere grande valore nella determinazione delle cause di cancro e possono anche strategie di trattamento diretto. Possiamo identificare tali orme mutational in parecchi moduli di cancro, anche nel cancro pediatrico. Questa volta ci siamo domandati se i batteri genotossici egualmente lasciano il loro segno di distinzione unico nel DNA.„

Illustrazione del colibactin che lega alla sequenza specifica del DNA. Credito di immagine: DEMCON | nymus3D, istituto del ©Hubrecht
Illustrazione del colibactin che lega alla sequenza specifica del DNA. Credito di immagine: DEMCON | nymus3D, istituto del ©Hubrecht

Lo studio

Nello studio corrente, i organoids intestinali guardati ricercatori, che sono masse minuscole del tessuto intestinale sviluppate come mini-organo in laboratorio, da provare se uno sforzo specifico di Escherichia coli induce le mutazioni del DNA. Questo sforzo è trovato in un quinto di tutti gli adulti.

I ricercatori allevati sventrano i organoids che poi sono stati esposti per cinque mesi a questo sforzo di Escherichia coli, che produce un genotoxin, un prodotto chimico che nuoce al DNA umano. Il prodotto chimico in questione è chiamato colibactin. Gli effetti dimodificazione di questa media della tossina che potrebbe nuocere agli esseri umani causando le mutazioni.

Dopo 5 mesi dell'esposizione, le celle organoid sono state sottoposte all'estrazione del DNA ed al genere come pure il numero delle mutazioni dovuto la presenza batterica, è stato analizzato.

I risultati

I ricercatori hanno trovato che c'era effettivamente un reticolo unico alle mutazioni che si sono presentate all'interno delle celle organoid. Cioè il carico di rottura verificato di Escherichia coli ha indotto un reticolo distintivo di mutazione ad accadere all'interno delle cellule umane.

“Ricordo l'eccitazione quando le prime impronte sono comparso sullo schermo di computer,„ dico Axel Rosendahl Huber. “Avevamo sperato per una certa indicazione di un'impronta che potremmo continuare sopra in altri esperimenti, ma i reticoli erano più notevoli di tutta l'impronta che avevamo analizzato prima.„

L'impronta ha consistito di due mutazioni che hanno accaduto insieme, una che è il cambiamento di una base dell'adenina (A) a c'è ne delle altre quattro basi del DNA e l'altra che la perdita di singolo A nel polyA lungo allungasse. C'era egualmente un altro A supplementare sull'altro filo dell'elica del DNA, situato ad una distanza di 3-4 basi a partire dal sito della mutazione.

Ricerca più profonda

Allo stadio finale, il gruppo ha cominciato ad esplorare il colibactin di modo causato il danno del DNA. Hanno scoperto la sua struttura molecolare e come questa ha agito sopra il DNA. L'individuazione del capo era che il colibactin potrebbe legare simultaneamente due A, inducendo un legame incrociato a formarsi fra loro. Ciò potrebbe, nel loro parere, spiegare perché il colibactin ha causato il suo reticolo mutational unico.

Il punto seguente era di rintracciare questa impronta in altre celle, vale a dire, le celle dei pazienti con cancro. Ancora, i ricercatori non hanno lesinato su questo. Hanno esaminato migliaia di mutazioni dentro oltre 5.000 cancri, di molti tipi differenti.

Una individuazione emozionante stato fuori: più di 5% dei cancri delle viscere ha mostrato questa orma, ma era presente in meno di una in cento dell'altro cancro DNAs. Fra questi, il tessuto è stato conosciuto per essere esposto allo stesso batterio - quale cancro della bocca o della vescica urinaria.

Minaccioso, questo reticolo indicatore egualmente è stato trovato all'interno del DNA dei pazienti con tumore del colon, che può indicare bene un collegamento fra i batteri e la malattia. Jens Puschhof dice, “è conosciuto che Escherichia coli può infettare questi organi e siamo entusiasta esplorare se la sua genotossicità può agire in altri organi oltre il colon.„

Implicazioni

Segni di questo studio la prima volta un collegamento diretto è stato trovato fra il microbiome umano e le mutazioni che inducono i cancri a svilupparsi.

La cosa spaventosa è che, nelle parole di Hans abili dell'istituto di Hubrecht, che ha eseguito lo studio, “c'è corrente probiotics sul servizio che contiene gli sforzi genotossici di Escherichia coli. Alcuni dei questi probiotics egualmente sono utilizzati nei test clinici mentre parliamo. Questi sforzi di Escherichia coli dovrebbero essere rivalutati criticamente in laboratorio.„

Spiega che malgrado il sollievo a breve termine per determinati termini dolorosi quale la fibromialgia o sindrome di viscere irritabili, una volta usati per un corto periodo, hanno potuto causare il cancro dopo le decadi.

L'individuazione di questa impronta di mutazione ha potuto guida i pazienti dello schermo per le loro probabilità di sviluppare un tumore, in base alla presenza di questo sforzo genotossico. È stimato che si presenti fino ad un quinto delle persone in buona salute. È anche possibile che usando gli antibiotici giusti, questi batteri potrebbero essere sradicati e le probabilità dello sviluppo del tumore contrassegnato diminuite. O almeno, potrebbe contribuire ad individuare questi tumori molto presto nel loro corso.

Journal reference:

Pleguezuelos-Manzano, C., Puschhof, J., Huber, A.R. et al. Mutational signature in colorectal cancer caused by genotoxic pks+ E. coli. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2080-8

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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