Ученые из Онкологического Центра Андерсона при Университете Техаса (University of Texas M. D. Anderson Cancer Center), обнаружили, что трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ) от выживших после лечения рака поджелудочной железы в течение долгого времени вызывала иммунный ответ и подавляла опухоли в мышиной модели заболевания, изменяя микробиом опухоли. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cell.
Введение
«Результаты экспериментов с ТФМ представляют значительную терапевтическую возможность в улучшении лечения рака поджелудочной железы путем изменения иммунного микроокружения опухоли», – объясняет автор исследования Флоренсия Макаллистер (Florencia McAllister).
Актуальность проблемы
У большинства пациентов с аденокарциномой протоков поджелудочной железы – наиболее распространенной формой рака поджелудочной железы при диагностике выявляется поздняя стадия заболевания. Только 9% выживают до 5 лет. Те, у кого рак на ранней стадии, который может быть удален хирургическим путем, имеют высокую частоту рецидивов и медиану выживания 24-30 месяцев. Геномных биомаркеров до сих пор не было выявлено, чтобы пролить свет на причины долгосрочной выживаемости у этой части пациентов.
Долгосрочные выжившие имеют разнообразный опухолевый микробиом
Хотя недавние исследования показали, что состав и разнообразие микробов, живущих в пищеварительном тракте – кишечном микробиоме, – может влиять на эффективность иммунотерапии рака, мало исследований было сосредоточено на микробиоме опухоли и на том, как это может повлиять на прогноз и выживание.
Материалы и методы обследования
Ученые проанализировали бактериальную ДНК в опухолях выживших в течение длительного времени, сопоставимых с выжившими в течение короткого периода из двух независимых когорт. В когорте выживших с длительным сроком медианная выживаемость составила 10 лет (22 пациента), а в когорте выживших с коротким сроком медианная выживаемость составила 1,6 года (21 пациент). В когорте Джона Хопкинса 15 пациентов имели общую выживаемость более 10 лет, а 10 жили менее 5 лет. Ученые сравнили микробиом кишечника, опухоли и прилегающей ткани у 3 пациентов, перенесших операцию. Затем ученые провели ТФМ мышам от пациентов с прогрессирующим раком поджелудочной железы, которые выжили более 5 лет и не имели признаков заболевания.
Результаты научной работы
Используя секвенирование гена 16S рРНК, ученые обнаружили, что выжившие в течение длительного периода времени имели значительно большее разнообразие видов бактерий, чем выжившие в краткосрочной перспективе. У пациентов с высоким разнообразием медианная выживаемость составила 9,66 лет, а у пациентов с низким разнообразием медианная выживаемость составила 1,66 лет. Результаты разнообразия микробиоты не зависели от других факторов, таких как предшествующая терапия, индекс массы тела и использование антибиотиков, что указывало на то, что микробиом является предиктором выживания и указывает на потенциальную важность опухолевого микробиома в прогрессировании рака. Исследователи также обнаружили заметные различия в бактериальных сообществах, обнаруженных в каждой группе выживших. Долгосрочные выжившие показали относительное изобилие Pseudoxanthomonas, Saccharropolyspora и Streptomyces. Наличие всех 3 таксонов, а также вида Bacillus Clausii, предсказывало лучшие результаты для выживания пациентов с раком поджелудочной железы.
Специфический микробиом усиливает иммунную атаку на опухоли
По результатам иммуногистохимии обнаружена большая плотность Т-клеток, в том числе CD8-позитивного типа, убивающих опухолевые клетки выживших в долгосрочной перспективе в двух когортах, что согласуется с предыдущими исследованиями, которые показали более активный иммунный ответ в долгосрочной перспективе выживания. Ученые обнаружили сильную корреляцию между инфильтрацией иммунных клеток и разнообразием микробиомов опухолей. Дополнительный анализ показал, что иммунная инфильтрация и активация Т-клеток были связаны с тремя обогащенными бактериальными типами, обнаруженными в опухолях у пациентов с длительным сроком выживания.
Использование кишечного микробиома для изменения опухолевого микробиома
«Вы не можете модулировать опухолевый микробиом напрямую, но вы можете модулировать кишечный микробиом, и, если между кишечником и опухолевым микробиомом существует перекрестная связь, можно косвенно изменить опухолевый микробиом», – объясняет Макаллистер.
Ученые обнаружили, что кишечный микробиом составляет около 25% опухолевого микробиома, но отсутствует в нормальной соседней ткани, что позволяет предположить, что бактерии в кишечнике могут колонизировать опухоли поджелудочной железы. Исследователи трансплантировали фекальную микробиоту от пациентов с запущенным раком мышам и обнаружили, что донорский микробиом представляет около 5% результирующего опухолевого микробиома, но 70% общего опухолевого микробиома было иным образом изменено трансплантатом.
«Теперь мы знаем, что можно полностью изменить бактериальный состав опухолевого микробиома с помощью ТФМ», – объяснил Макаллистер.
Обратное подавление иммунитета с помощью фекальных трансплантатов
Через 5 недель у мышей, которые получали ТФМ от пациентов с запущенным заболеванием, были опухоли намного большего размера, чем у мышей, которые получали ТФМ от длительно выживших (на 70% меньше среднего размера) или здоровых контролей (на 50% меньше среднего размера). Профилирование иммунитета показало, что у мышей, получавших ТФМ от выживших в течение длительного времени, было значительно более высокое количество и большая активация CD8-позитивных Т-клеток по сравнению с двумя другими группами. У мышей, которым вводили ТФМ от пациентов на поздней стадии рака поджелудочной железы, увеличивалось общее количество регуляторных Т-клеток и миелоидных клеток-супрессоров, которые подавляют иммунный ответ. Чтобы оценить, зависит ли эффект ТФМ от иммунной системы, ученые ингибировали Т-клетки в группе мышей, получавших ТФМ от выживших пациентов в долгосрочном периоде. Ингибирование Т-клеток полностью блокировало противоопухолевый эффект трансплантата.
Авторы другого исследования утверждают, что фекальная трансплантация может быть эффективным методом лечения инфекционных болезней.
