Ракови мутации могат да бъдат предизвикани от разпространен микроб, който обитава червата на голяма част от хората. Това показаха учени от Института „Хубрехт“ (KNAW) и Центъра за детска онкология „Принцеса Максима“ в Утрехт, Нидерландия. Като изложили лабораторно култивирани минимодели на човешки черва на определен щам на бактерията Ешерихия коли, те установили, че тези микроорганизми предизвикват уникален модел на мутации в ДНК на човешките клетки. Същият модел бил открит и в ДНК на пациенти с рак на дебелото черво, което предполага, че мутациите са били породени от „лошите“ бактерии. За първи път изследователите установяват пряка връзка между микробите, които обитават тялото ни, и генетични изменения, които стимулират развитие на рак. Това откритие може да проправи път за превенция на рака на дебелото и правото черво чрез мерки за елиминиране на вредоносните бактерии.
Нашето тяло съдържа поне толкова бактериални, колкото и човешки, клетки. Повечето от тези микроби допринасят за здравословен живот, докато други могат да причиняват болести. Между бактериите с потенциално вредни последици е и споменатият щам на най-известната чревна бактерия – Ешерихия коли (Е. coli). Този конкретен щам е „генотоксичен“ – той произвежда химикал, наречен колибактин, който може да уврежда ДНК на човешките клетки. Затова се подозира отдавна, че генотоксичната Е. coli, която живее в червата на 1 от 5 души на зряла възраст, може да е вредна за гостоприемника си.
„На пазара в момента има пробиотици, съдържащи генотоксични щамове на Е. coli. Някои от тези пробиотици точно сега се използват при клинични изпитвания - отбелязва Ханс Клевърс от Института „Хубрехт“. – Тези щамове на Е. coli трябва да преминат през критична преоценка в лабораторията. Макар че може да носят облекчение за някой телесен дискомфорт в краткосрочен план, тези пробиотици биха могли да доведат до рак десетилетия след лечението.“
Увреждане в лабораторията
Раковите клетки са движени от специфични ДНК мутации, които им позволяват да се разраснат в тумор. Излагането на UV светлина или тютюнопушенето могат директно да предизвикат увреждане на ДНК, което поражда мутации и така увеличава вероятността нормалните клетки да се трансформират в злокачествени. Но досега не бе известно, че бактериите в червата ни могат по сходен начин да пораждат ракови мутации в клетките посредством ДНК-увреждащите си ефекти.
Екип от трима докторанти от групите на Ханс Клевърс от „Хубрехт“ и Рубен ван Бокстел от „Принцеса Максима“ се заели да идентифицират увреждащите ефекти на колибактина върху човешката ДНК. За тази цел те използвали миниатюрни, лабораторно култивирани човешки черва (така наречените органоиди) - модел, разработен по-рано от групата на Клевърс. Екипът разработил метод за излагане на здрави човешки чревни органоиди на генотоксичните бактерии Е. coli. След петмесечно излагане на тези бактерии, изследователите секвенирали ДНК на човешките клетки и проучили броя и вида на мутациите, причинени от бактериите.
Издайнически отпечатък
Всеки процес, който може да води до увреждане на ДНК, оставя след себе си специфичен модел на мутация, наричан мутационен отпечатък или подпис. Такива специфични отпечатъци вече бяха идентифицирани за различни канцерогенни субстанции, в това число тютюневия дим и ултравиолетовата светлина. Присъствието на тези отпечатъци в ДНК на раковите образувания може да ни информира за излагането на различни фактори в миналото, които може да са породили болестта. „Тези подписи може да са много ценни за установяване причините за рака и дори за насочване стратегиите за лечение - обяснява Ван Бокстел. - Можем да разпознаваме такива мутационни отпечатъци при няколко форми на рак, в това число педиатричен. Сега се запитахме дали генотоксичните бактерии също оставят своя уникален отличителен отпечатък в ДНК.“
„Помня вълнението, когато първите отпечатъци се появиха на екрана на компютъра – казва Аксел Розендал Хубер, един от изследователите. – Бяхме се надявали на някаква индикация за отпечатък, която бихме могли да проследим при други опити, но моделите бяха по-забележителни от всеки отпечатък, който сме анализирали преди.“
Подреждащ се пъзел
Генотоксичните бактерии причинявали два едновременно възникващи модела на мутация в ДНК на органоидите – замяна на А с всяка от останалите четири възможни букви в ДНК кода и загуба на една буква А в дълги поредици от А-та. И в двата случая имало друга буква А в срещуположната нишка на двойната спирала на ДНК, на 3 или 4 бази разстояние от мутиралото място.
Авторите пробвали дали могат да научат нещо за механизма на причиняваното от колибактина увреждане на ДНК от данните си. Различни екипи идентифицирали структурата на колибактина и как той взаимодейства с ДНК. Изследването им разкрило способността на колибактина да се свързва с двете А-та едновременно и да създава кръстосана връзка между тях.
„Беше като пъзел, който се подрежда. Мутационните модели, които наблюдавахме при нашите експерименти, можеха перфектно да се обяснят с химичната структура на колибактина.“
От органоид към пациент
Щом установили отпечатъка на генотоксичния щам на Е. coli, изследователите се заели да намерят следи от него в ДНК на пациенти с рак. Те анализирали мутации при над 5000 тумора, обхващайки десетки видове рак. Между тях един изпъквал: „Над 5% от раковете на дебелото и правото черво имаха високи нива на отпечатъка, докато той се наблюдаваше едва при под 0,1% от всички други ракове“, посочва друг от авторите, Йенс Пушхоф. Само няколко други вида рак, за които е известно, че са изложени на бактерията, като тези на устната кухина и пикочния мехур, също имали този отпечатък. „Знае се, че Е. coli може да инфектира тези органи, и ние много искаме да проучим дали нейната генотоксичност може да оказва ефект в други органи отвъд дебелото черво. Отпечатъкът, който открихме експериментално, ни помага в това“, казва изследователят.
Ранно предупреждение
Това изследване може да има преки последици за подобряване на човешкото здраве. Хората могат да бъдат проверявани за наличие на тези генотоксични бактерии; докладва се, че 10-20% от всички може да имат в червата си „лошата“ версия на Е. coli. Лечение с антибиотици би могло да ги елиминира на ранен етап. В бъдеще би могло да е възможно да откриваме рака на дебелото и правото черво много рано или даже да предотвратяваме развитието на тумори.
Елица ТАНЧЕВА
