מחקר חדש חושף כיצד חיידקים במעיים יכולים לעזור לקבוע אם חומצת האמינו אספרגין מהתזונה תזין את צמיחת הגידול או תפעיל תאי חיסון נגד הסרטן, על פי חוקרים מ-Weill Cornell Medicine. זה יוצר את המיקרוביום של המעי, הכולל את טריליוני המיקרואורגניזמים החיים במעי, כשחקן מרכזי בתגובת הגוף לסרטן ולטיפולי סרטן מודרניים כמו אימונותרפיה.
הממצאים, שפורסמו ב-2 בינואר ב- Cell Microbe and Host, עשויים להוביל לגישה חדשה לטיפול בסרטן ואסטרטגיית ניטור – במקום לכוון ישירות לגידולים, ייתכן שרופאים יוכלו יום אחד לעצב מחדש את המיקרוביום או הדיאטה של המעי כדי להרעיב גידולים תוך טעינת יתר של תאי חיסון.
"המחקר שלנו מצביע על כך שאנחנו צריכים לחשוב על האופן שבו יחסי הגומלין בין תזונה, מיקרוביוטה במעיים ותאי חיסון חודרים לגידול יכולים להשפיע על צמיחת הסרטן והתגובה לטיפול. אנחנו לא יכולים להתעלם מהוויסות של רמת המפתח הזו", אמר ד"ר Chunjun (CJ) Guo, חוקר משפחת Halvorsen בבריאות מטבולית ופרופסור חבר לאימונולוגיה ב-Will Cornell, שהיה שותף למחקר.
מחקר זה הוא תוצאה של שיתוף פעולה הדוק עם המחברים המתכתבים ד"ר דיוויד ארטיס, מנהל מכון ג'יל רוברטס לחקר מחלות מעי דלקתיות והפרופסור של מייקל קורס לאימונולוגיה, וד"ר ניקולס קולינס, עוזר פרופסור לאימונולוגיה וחבר במרכז פרידמן לתזונה, שניהם בווייל קורנל.
חיידקים מדלדלים את האספרגין במעי
החוקרים קבעו לראשונה במודלים של עכברים עם מיקרוביוטה של המעי האנושי שכמה חיידקים עלולים לרוקן את חומצות האמינו ולהשפיע על התקדמות הגידול. לאחר מכן, הם התמקדו באספרגין, חומצת אמינו התומכת בסינתזת חלבון ומעודדת הישרדות תאים. גם תאי סרטן בסביבה הדלה בחומרים מזינים בתוך גידולים וגם תאי CD8+ T, תאי החיסון הציטוטוקסיים התוקפים והורסים ישירות תאי גידול, דורשים את חומצת האמינו להיות פעילה.
כדי להבין את ההשפעה של חילוף החומרים של מיקרוביוטה אספרגין, הצוות עבד עם Bacteroides ovatusחיידק מעי נפוץ עם גן שנקרא bo‑ansBהמקודד לאנזים שמפרק אספרגין. באמצעות מודלים של עכברים, החוקרים הראו שכאשר bo‑ansB קיים גן, B. ovatus צורך יותר אספרגין במעיים, כך שפחות ממנו נספג לזרם הדם ומועבר לגידולים.
כאשר ה bo‑ansB הגן נדפק, החיידקים לא הצליחו לרוקן את האספרגין במעי, אז יותר מחומצת האמינו הגיעה למחזור הדם ולגידול. זה הוכיח שהחיידקים שולטים ברמת האספרגין הכללית שעוזבת את המעיים ומעצבת את שדה הקרב שחולקים גידולים ותאי חיסון.
בדגמי עכברים של סרטן המעי הגס שהוזנו באספרגין תזונתי נוסף, חיידקים עם bo-ansB עזרו לגידולים לצמוח. בעכברים עם החיידקים שנמחקו ב-bo-ansB, לאותה תזונה עשירה באספרגין הייתה השפעה הפוכה: יותר אספרגין הגיע לגידול ונלקח על ידי תאי CD8+ T. זה הפעיל את תאי החיסון למצב "דמוי גזע" הקשור לתגובות אנטי-גידול יעילות לאורך זמן. לעומת זאת, ללא מספיק אספרגין, תאי CD8+ T היו פחות יעילים בדיכוי צמיחת הגידול.
מתג תזונה לתאים הורגים סרטניים
המחקר הראה שרמות גבוהות יותר של אספרגין במיקרו-סביבת הגידול – כאשר bo-ansB הוסר – הניעו תאי CD8+ T לבטא יותר מעביר חלבון (SLC1A5) על פני התא שלהם, שהיה חשוב במלחמה בתאי סרטן. תאי T דמויי גזע CD8⁺ משמשים מקור מתחדש לתאי חיסון שיכולים להבשיל לתאי T הורגים סרטן. לאחר הפעלתם, תאי הרוצח אלה תוקפים גידולים על ידי ייצור גורמים חיסוניים חזקים המסייעים להרוס תאים סרטניים. חסימת SLC1A5 מחקה את הרווחים מרמות האספרגין הגבוהות יותר.
מעבר לאספרגין, מעבדת Guo מעוניינת לחקור מסלולים אחרים שעשויים להשפיע על עומס הגידול על ידי דיכוי גדילה או הגברת פעילות אנטי-גידולית. "מחקרים רבים מראים כי אנזימים המיוצרים על ידי המיקרוביוטה שלנו, כמו גם המטבוליטים כמו מולקולות קטנות וחלבונים, יכולים להיות סמנים ביולוגיים פוטנציאליים להתקדמות הסרטן", אמר ד"ר גואו, שהוא גם חבר במכון ג'יל רוברטס למחקר במחלות מעי דלקתיות.
זה מעלה את האפשרות שטיפול עתידי בסרטן יוכל לשלב אימונותרפיה עם דיאטות מותאמות ואסטרטגיות ממוקדות מיקרוביום, כמו עיצוב פרוביוטיקה, חיידקי מעיים מהונדסים או תוכניות תזונה מותאמות אישית שמכווננות את זמינות חומצות האמינו.
אנו חושבים שזה קריטי להמשיך ולחקור את האינטראקציות בין התזונה, המיקרוביוטה והמערכת החיסונית מכיוון שדיאטות שונות עשויות לשפר את מערכת החיסון של אדם אחד אך לא של אחר, בהתאם לסוג המיקרוביוטה שיש להם. המטרה שלנו היא טיפול מותאם אישית, שבו נוכל להתאים תזונה ספציפית שתתמזג עם המיקרוביוטה של האדם כדי לחזק את המערכת החיסונית נגד סרטן".
ד"ר ניקולס קולינס, עוזר פרופסור לאימונולוגיה וחבר במרכז פרידמן לתזונה, וייל קורנל רפואה
