La relazione tra batteri e tumori

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Un team di ricercatori israeliani ha creato la prima mappa del “microbioma” relativo a sette diversi tipi di tumori, identificando comunità batteriche uniche e distinte. Il prossimo obiettivo sarà scoprire come i batteri si adattano all’ecologia generale del tumore, per individuare nuovi modi di trattare il cancro

L’organismo umano contiene una grande quantità di microbi, presenti principalmente nell’intestino, ma localizzati anche sul tessuto cutaneo, nel cavo orale e nelle vie respiratorie.

A tale riguardo, si adoperano – sovente come sinonimi – i termini “microbiota” e  “microbioma”. Per quanto il loro utilizzo intercambiabile non valga a pregiudicare la comprensione dei testi in cui vengono inseriti, è opportuna una preliminare e sintetica precisazione che ponga in precisa evidenza quanto sia profonda la loro differenza di significato.

Dunque, per “microbiota” si intende una popolazione di singoli microrganismi (batteri, funghi, archeobatteri e protozoi) e di virus, i quali vivono e colonizzano un determinato ambiente e in un determinato tempo.

In particolare, il “microbiota umano” è definito come “l’insieme dei microrganismi che in maniera fisiologica, o talvolta patologica, vivono in simbiosi con il corpo umano”. Questa popolazione microbica, come anticipato, si concentra prevalentemente nel tratto intestinale.

Invece, il termine “microbioma” indica la totalità del patrimonio genetico posseduto dal microbiota, vale a dire i geni che quest’ultimo è in grado di esprimere.

Se prendiamo in considerazione il “microbioma umano”, ci accorgiamo che il 99% della nostra componente genetica deriva dai batteri. I geni del microbiota (ossia il microbioma) risultano complementari ai geni dell’uomo e aiutano nel mantenimento del suo stato di salute, prevenendo o fungendo da terapia per molte patologie e supportando le funzioni organiche (quali la digestione, lo sviluppo del sistema immunitario e la sintesi di composti fondamentali).

Negli ultimi decenni, lo sviluppo della tecnica di analisi metagenomica ha dato un notevole impulso alle ricerche sul microbiota e sul microbioma, consentendo di avviare un percorso di conoscenza delle complesse interazioni esistenti tra batteri e organismi pluricellulari.

La ricerca scientifica che indaga sulla composizione dell’insieme dei batteri  si concentra soprattutto sull’intestino, ove tali batteri producono sostanze, successivamente assorbite nella circolazione sanguigna e diffuse nell’intero l’organismo fino al cervello.

La presenza di batteri nei tumori umani è stata rilevata per la prima volta oltre un secolo fa (ma esistono testimonianze risalenti addirittura all’antico Egitto di trattamenti mirati a sfruttare terapeuticamente la relazione tra batteri e tumori).

Diversi studi hanno rivelato il collegamento del microbioma intestinale con i tumori, come dimostrato dall’esame morfologico dei tessuti tumorali che ha evidenziato la presenza di batteri.

Sulla rivista internazionale “Science” è stato recentemente pubblicato un importante studio multicentrico, promosso e coordinato da Ravid Straussman del Weizmann Institute of Science di Rehovot, centro di ricerca israeliano tra i più importanti al mondo.

I ricercatori coinvolti in questo lavoro – muovendo dall’analisi del microbioma presente in 1526 campioni di tumori umani (unitamente a quella del microbioma presente nei tessuti sani ad essi adiacenti), rappresentativi di sette diverse tipologie di cancro (polmoni, seno, pancreas, ovaie, ossa, pelle e cervello) e provenienti da nove centri medici di quattro diverse Nazioni – ha segnato un importante progresso, pervenendo alla creazione di una mappa di batteri presenti in quei sette tumori umani, così identificando comunità batteriche uniche per ciascun tipo di tumore ed ivi presenti in modo non casuale.

Per rintracciare i batteri intra-tumorali, il team di ricercatori ha deciso di procedere alla caratterizzazione del macrobioma presente nei campioni di tessuti tumorali, mediante le più avanzate tecniche di sequenziamento del genoma (Next generation sequencing) e di imaging (evoluta tecnica radiologica con cui si ottengono immagini che danno informazioni diagnostiche, morfologiche e funzionali relative a organi e apparati del corpo), le quali – in associazione ad analisi tecniche computazionali – hanno consentito di individuare nei suddetti campioni il DNA batterico, l’RNA e la membrana batterica esterna, o i componenti della parete cellulare.

Da tale complesso procedimento è risultata l’associazione di ciascun tumore analizzato con specifiche comunità batteriche complesse, ognuna diversamente caratterizzata in termini di composizione e quantità; si potrebbe dire, una “firma molecolare” verosimilmente dipendente dalle peculiari condizioni micro-ambientali.

Nei diversi campioni esaminati sono state rilevate 528 specie differenti di batteri, diversamente combinate per ciascun tipo di tumore.

In particolare, il carcinoma mammario si è rivelato quello con il microbiota maggiormente ricco e diversificato; infatti, quasi in ogni campione di tumore al seno, sono state individuate mediamente 16,4 specie batteriche (provenienti da tre principali “phyla”: Proteobacteria, Firmicutes e Actinobacteria), mentre per gli altri campioni di tumori esaminati la media è risultata inferiore a 9.

I ricercatori hanno anche riscontrato nei tessuti tumorali mammari una maggiore presenza ed eterogeneità di batteri rispetto a quanto rilevato nei campioni di seno di persone sane. Inoltre, da tale complessa indagine è emersa una minore varietà batterica nel tessuto mammario adiacente al tumore, differenza che non è stata invece riscontrata nell’analisi dei campioni di tumore polmonari e ovarici rispetto a quanto rilevato nei tessuti sani a questi ultimi adiacenti.

La necessità di approfondire la comprensione delle attività funzionali dei microbi tumorali ha indotto il team di ricercatori ad ulteriori analisi, dalle quali – tra i vari esiti – è risultato che i campioni di tumori polmonari prelevati da soggetti fumatori contenevano un maggior numero di batteri (ciascuno con il rispettivo patrimonio genetico) in grado di metabolizzare la nicotina ed altre sostanze chimiche contenute nel fumo di tabacco, rispetto alla quantità di batteri rilevata nei campioni tumorali del polmone prelevati da soggetti non fumatori.

Orbene, la maggior presenza di batteri in grado di degradare i metaboliti del fumo di tabacco – nel caso dei tumori polmonari – può suggerire che elevati livelli di tali metaboliti creino l’ambiente ideale per i batteri in grado di trattarli.

Altro risultato dell’indagine indirizzata alla conoscenza della funzionalità dei microbi tumorali, ha riguardato la maggiore quantità di idrossipilina (un amminoacido non standard, componente del collagene) rilevata dall’analisi dei campioni di tumori ossei; nello specifico, è emerso che i tumori ossei sono molto ricchi di batteri in grado di degradare (appunto) l’idrossipilina.

Dunque, gli esiti complessivi di queste ulteriori analisi suggeriscono una connessione tra le funzioni dei batteri presenti nel tumore e il loro microambiente tumorale.

Lo studio citato ha evidenziato che ogni tumore è connotato da uno specifico microbioma, avente una differente composizione, e che ogni peculiare popolazione di batteri potrebbe incidere sulla crescita del tumore stesso oppure potrebbe essere sfruttata per aumentare e migliorare la risposta alle terapie anti-cancro.

Dall’analisi dei campioni è altresì risultato che i batteri vivono – oltre che all’interno delle cellule tumorali – anche nelle cellule immunitarie presenti nei tumori; quest’ultima scoperta potrebbe rivelarsi di fondamentale importanza per valutare la reale efficacia di alcune immunoterapie.

Tuttavia, ad oggi non è stato individuato il motivo della presenza di tali batteri, né il loro possibile contributo nella crescita tumorale.

Nel caso di patologia oncologica in atto, non risulta ancora del tutto chiaro se la presenza dei batteri sia vantaggiosa per i tumori o per i batteri medesimi ivi presenti.

Inoltre, è ancora da dimostrare se la presenza dei batteri nei tumori rappresenti una sorta di occasionale contaminazione, oppure integri un fenomeno potenzialmente in grado di influenzare la crescita e la diffusione metastatica dei tumori.

Al riguardo, numerosi altri interrogativi necessitano di dimostrazioni scientifiche.

Tra le tante domande, è da dimostrare se i vari tipi di batteri siano in comunicazione tra di loro e, ancora, se i batteri siano in grado di rendere inattivi i farmaci che arrivano per via ematica all’interno dei tumori.

Altresì, ci si chiede se è opportuno (ed in quali casi) incrementare la presenza dei batteri nel tumore o se è preferibile sopprimerli mediante antibiotici.

Ovviamente, soltanto ulteriori ricerche scientifiche potranno dare le giuste risposte.

Come Ravid Straussman ha spiegato, “I tumori sono ecosistemi complessi, noti per contenere, oltre alle cellule tumorali, anche cellule immunitarie, cellule stromali, vasi sanguigni, nervi e molti altri componenti, i quali – nel loro insieme – formano il cosiddetto microambiente tumorale. I nostri studi, così come quelli di altri gruppi di ricerca, dimostrano chiaramente che anche i batteri sono parte integrante del microambiente tumorale. Quindi, l’obiettivo sarà scoprire come i batteri si adattano all’ecologia generale del tumore, per individuare nuovi modi di trattare il cancro”.  

Avv. Michele Ametrano

FONTI:

  • Fabio Piccini – “Alla scoperta del microbioma umano: flora batterica, nutrizione e malattie del progresso” (2017);
  • Deborah Nejman, Ilana Livyatan, Garold Fuks, Nancy Gavert, Yaara Zwang – “The human tumor microbiome is composed of tumor type-specific intracellular bacteria” in Science, 29/05/2020, Volume 368 Issue 6494, pp. 973-980. Link: https://science.sciencemag.org/content/368/6494/973.long

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