Bakteerit käyvät syövän kimppuun

Syöpäsolut vilisevät bakteereja. Pienet loiset voivat syödä lääkkeitä, joten esimerkiksi kemoterapia menettää tehonsa. Nyt syöpäsoluihin tähdätään luonnollisina ohjuksina toimivilla bakteereilla, jotka tekevät täsmäiskuja kasvaimissa.

Syöpäsolut vilisevät bakteereja. Pienet loiset voivat syödä lääkkeitä, joten esimerkiksi kemoterapia menettää tehonsa. Nyt syöpäsoluihin tähdätään luonnollisina ohjuksina toimivilla bakteereilla, jotka tekevät täsmäiskuja kasvaimissa.

Shutterstock & Ken Ikeda

Lääkäri Ravid Straussmanista tuntui siltä kuin hän avaisi maatuskanukkea, kun hän selvitti pahanlaatuisten kasvainten rakennetta. Odotetusti niissä oli paljon nopeasti kasvavia syöpäsoluja ja niitä piirittäviä immuunisoluja, jotka yrittivät saada sairauden kuriin.

Zoomatessaan syvemmälle Straussman löysi kasvaimista vielä yhden elävän kerroksen. Itse syöpä- ja immuunisolut kätkivät sisäänsä bakteereja, jotka elivät niissä ikään kuin kasvaimen loisina.

Kun israelilaislääkäri ja hänen kollegansa tutkivat Weizmannin tiedeinstituutissa yli tuhatta erilaista pahanlaatuista kasvainta, he löysivät 39 prosentista runsaasti bakteereja.

Toukokuussa 2020 tutkijat saivat selville, että syöpäkasvaimissa esiintyy yli 500 bakteerilajin edustajia. Yleisimpiä bakteerit olivat rinta-, luu- ja haimasyövän kasvaimissa: niitä löytyi suunnilleen kahdessa tapauksessa kolmesta.

Pahanlaatuisten kasvainten bakteerit muodostavat ilmeisesti samantapaisen monilajisen mikrobiston kuin vaikkapa suolen pieneliöstö.

Osa suolistossa elävistä bakteereista on hyödyllisiä, osa haitallisia. Näyttää siltä, että tilanne on sama syöpäkasvainten bakteeristossa. Bakteerit voivat siis olla ystäviä tai vihollisia. Asia tuli yllätyksenä syöpälääkäreille ja -tutkijoille, ja sen uskotaan avaavan uusia näköaloja hoitoihin, joissa bakteerit tuhoavat syöpäsoluja.

Bakterierna i rökares lungcancerceller är specialister på att bryta ner cigarettrökens innehåll av kemiska ämnen som nikotin och toluen.

© SPL

Bakteerit vaihtelevat syöpämuodon mukaan

Pahanlaatuisissa kasvaimissa esiintyy yli 500 bakteerilajin edustajia, ja jokaisella niistä on omat suosikkisyöpänsä.

Joka syöpämuodolla on omat bakteerinsa

Pahanlaatuisista kasvaimista on aiemminkin löydetty bakteereja, mutta ei ole voitu tietää varmasti, ovatko ne joutuneet näytteisiin käsittelyn aikana. Straussmanin tutkimus on paitsi tehnyt selväksi, että lisääntymiskykyisiä bakteereja elää useimmissa syöpäsoluissa, myös todistanut sen, että mikrobisto ei ole sattumanvarainen vaan aina kulloisenkin syöpämuodon mukainen.

Esimerkiksi Streptococcus infantis -lajin bakteereja esiintyy jopa joka toisessa rintasyövässä, mutta niitä ei löydy muunlaisista kasvaimista. Sphingomonas yanoikuyae puolestaan viihtyy yksinomaan luukasvaimissa, ja niitä on noin 50 prosentilla luusyöpäpotilaista.

Joitakin bakteereja voidaan pitää eräänlaisina valo-ohjautuvina ohjuksina, ja tässä piirteessä piilee mahdollisuus käyttää niitä aseina syövän vastaisessa taistelussa.

Tavoitteena on kehittää uusia syöpähoitoja kasvainbakteereja koskevien tietojen karttuessa. Ravid Straussman, Weizmannin tiedeinstituutti

Itse asiassa pahanlaatuisia kasvaimia on jo melkein sadan vuoden ajan tuhottu ruiskuttamalla niihin tiettyjä bakteereja. Käytettävät lajit kuuluvat yleensä ihmisen taudinaiheuttajiin, joita ovat esimerkiksi Clostridium, Listeria, Salmonella ja kolerabakteeri. Ne eivät siten ole vaarallisia vain epänormaaleille soluille.

Vakava terveysuhka on rajoittanut hoitomenetelmän käyttöä merkittävästi. Straussmanin havainto tarkoittaa kuitenkin käytännössä sitä, että bakteerit on mahdollista usuttaa syöpäsolujen kimppuun vaarantamatta normaalien solujen toimintaa.

Det finns bakterier i de flesta cancerceller, visar Ravid Straussmans forskning. Han har påvisat över 500 olika cancerbakterier.

© Ravid Straussman

Sellaiset joko rinta- tai luusyöpäsoluihin hakeutuvat bakteerit kuin Streptococcus infantis ja Sphingomonas yanoikuyae ovat sinänsä suhteellisen harmittomia, mutta geenitekniikan keinoin niitä voidaan muokata niin, että ne esimerkiksi tuottavat myrkkyjä.

Uusi ominaisuus tekee luonnostaan tiettyä syöpämuotoa suosivasta bakteerista eräänlaisen lääkerobotin, joka suuntaa heti suoraan kasvaimeen sen jälkeen, kun se on pistetty elimistöön.

Syöpäsolut elävät tupakansavulla

Syy siihen, että eri bakteerilajeilla on omat suosikkisyöpänsä, saattaa olla toiminnallinen. Ehkä bakteereilla on jokin tehtävä suosimissaan soluissa.

Päästäkseen jyvälle bakteerien toiminnasta Straussman kartoitti kasvaimista kaikki geenit. Vertaamalla laajaa aineistoaan kattavaan tietokantaan geenien tunnetuista tehtävistä hän onnistui selvittämään kasvainten bakteerigeenien biokemiallisen vaikutuksen.

Straussman totesi muun muassa, että tupakoijien syöpäsolujen bakteerit ovat erikoistuneet hajottamaan tupakansavun sisältämiä syöpää aiheuttavia aineita, kuten nikotiinia ja tolueenia. Näin toimivia bakteereja ei sen sijaan löytynyt tupakoimattomilta keuhkosyöpäpotilailta.

Haimasyöpää on usein vaikea hoitaa kemoterapialla, sillä kasvainsolujen bakteerit syövät lääkkeitä. Ongelma on ratkaistavissa lisäämällä lääkitykseen antibiootti.

© Ken Ikeda & Shutterstock

Ilman antibioottia: Bakteerit syövät lääkkeitä

Jos syöpäsolussa elää gammaproteobakteereja (vihreä), ne hajottavat gemsitabiinia (sininen) ja vähentävät näin sen lääkitsevää vaikutusta. Siksi syöpäsolu pystyy jatkamaan jakautumistaan.

© Ken Ikeda & Shutterstock

Antibiootin kanssa: Syöpäsolu lakkaa jakautumasta

Kun bakteerit ovat kuolleet, syöpälääkkeet pääsevät vaikuttamaan kasvainsolun tumaan ja estämään sitä kopioimasta dna:taan. Syöpäsolu tuhoutuu yrittäessään jakautua.

Vastaavasti Straussmanin tutkimuksissa kävi ilmi, että monilla rintasyöpäpotilailla on kasvainsoluissaan bakteereja, jotka hajottavat arseenia. Ainetta voi esiintyä esimerkiksi riisissä. Kun arseenia saadaan ravinnosta, rintojen solut herkistyvät estrogeenille ja samalla rintasyöpäriski suurenee.

Bakteerit ovat erikoistuneet hyödyntämään edellä mainittuja syöpää aiheuttavia aineita ravinnonlähteenä. Kyseisten bakteerien esiintymistä kasvaimessa voidaan pitää selvänä vihjeenä sairastumisen syystä.

Bakteerit hajottavat lääkkeitä

Osa bakteereista on syövän kannalta jokseenkin merkityksettömiä, osa sen sijaan kykenee käytännössä sabotoimaan sen lääkehoidon.

Jo vuonna 2017 Straussman sai selville, että 76 prosentissa tutkituista haiman syöpäkasvaimista oli bakteereja, jotka pystyvät hajottamaan yleisesti kemoterapiassa käytettyihin solunsalpaajiin kuuluvaa gemsitabiinia.

Haimasyöpä on usein vaikeasti hoidettavissa, ja syynä voi ainakin osittain olla se, että kasvainsolujen bakteerit yksinkertaisesti syövät lääkkeen, ennen kuin se ehtii vaikuttaa.

VIDEO: Bakteerit elävät syöpäsolujen kumppaneina

Vuonna 2020 julkaistun israelilaistutkimuksen mukaan bakteereja esiintyy myös pahanlaatuisten kasvainten immuunisoluissa. Asia saattaa vaikeuttaa syövän niin sanottua immuunihoitoa.

Immuunijärjestelmän solut kykenevät yleensä hyvin tehokkaasti tuhoamaan syöpäsoluja, ennen kuin ne ennättävät muodostamaan vaarallisen kasvaimen. Vastaiskua valvoo PD-1-proteiini, jota esiintyy tiettyjen immuunisolujen pinnalla.

Immuunihoidossa syöpäpotilaalle annetaan vasta-ainetta, joka sitoutumalla nimenomaan PD-1:een parantaa immuunijärjestelmän kykyä tuhota epänormaaleja soluja. Hoito tehoaa yleensä erittäin hyvin, mutta osa potilaista hyötyy siitä tuskin lainkaan.

Immuunisoluihin tarttuvia bakteereja on jo jonkin aikaa epäilty syyllisiksi immuunihoidon tehottomuuteen, ja myös Straussmanin tutkimustulokset antavat tukea tälle oletukselle.

Hän sai nimittäin selville, että niillä syöpäpotilailla, jotka eivät juuri reagoi immuunihoitoon, esiintyy immuunisoluissa varsin yleisesti Gardnerella vaginalis -bakteereja. Laji on sen sijaan harvinainen immuunihoidosta hyötyvillä potilailla.

Muissa tutkimuksissa on käynyt ilmi, että bakteerit estävät immuunisoluja tuottamasta normaalisti PD-1:tä. Siksi immuunihoidon vasta-aineelta puuttuu sitoutumiskohde, eikä toivottua vaikutusta siten voi syntyä.

Immuunihoito vahvistaa elimistön vastustuskykyä syöpää vastaan. Koska immuunijärjestelmän T-soluissa elävät bakteerit voivat kuitenkin torpata hoidon, potilaille annetaan nyt antibiootteja.

© Ken Ikeda & Shutterstock

Ilman antibioottia: Bakteerit hävittävät maalitaulun

Immuunijärjestelmän T-soluissa (vas.) on usein Gardnerella-bakteereja (vihreä). Siitä seuraa, että immuunihoidon vasta-aineiden (sininen) sitoutumiskohdetta, PD-1-proteiinia (keltainen), ei synny normaalisti.

© Ken Ikeda & Shutterstock

Antibiootin kanssa: Immuunijärjestelmä hyökkää

Bakteerittomina T-solut tuottavat normaalisti PD-1:tä, joka säätelee immuunijärjestelmää. Kun immuunihoidon vasta-aineet sitoutuvat PD-1:een, immuunijärjestelmä käy syöpäsolun kimppuun.

Antibiootit parantavat syövän

Uudet tiedot syöpä- ja immuunisolujen bakteereista voivat tasoittaa tietä paremmille hoidoille.

Vuonna 2017 Straussman selvitti peräsuolisyöpää sairastavien hiirien avulla, että syöpälääke gemsitabiini tuhoaa epänormaaleja soluja vain yhdistettynä antibioottiin. Kokeen tuloksesta voitiin päätellä, että gemsitabiinin tehottomuus johtui bakteerien sitä hajottavasta vaikutuksesta. Myös immuuni- ja antibioottihoidon yhdistelmä on joissakin tapauksissa tehonnut toiveita herättävällä tavalla.

Perehtyessään syöpäkasvaimiin Straussman on paljastanut ennen tuntemattomia syöpä- ja immuunisolujen sekä niissä elävien bakteerien välisiä vuorovaikutussuhteita.

Monet seikat viittaavat siihen, että yhteispelillä on suuri merkitys pahanlaatuisten kasvainten kehittymiselle. Straussman ja useat muut tutkijat yrittävät seuraavaksi valjastaa pienet loiset palvelemaan syöpähoitoja ja saada ne tukemaan terveyttä.