Mikrosąsiedzi

Ludzkie ciało zamieszkują tryliony różnych mikroorganizmów. Stanowią aż około 2 proc. naszej całkowitej masy. I są nam niezbędne do zdrowego życia. Ostatnie badania pokazują, jak wielką rolę odgrywa flora mikrobiologiczna w utrzymaniu homeostazy, czyli równowagi całego organizmu. Bakterie nie tylko pomagają nam w trawieniu pokarmów czy zapobieganiu infekcjom przez chorobotwórcze drobnoustroje. Syntetyzują też szereg witamin z grupy B i witaminę K, produkują czynniki przeciwzapalne, a także współpracują z naszym układem odpornościowym, ucząc go, kto wróg, kto przyjaciel. Na co dzień ignorujemy żyjące w nas rzesze mikrosojuszników albo wręcz je niszczymy za pomocą bakteriobójczych kosmetyków z drogerii. Ale każdy, kto przeszedł intensywną antybiotykoterapię, chętnie łyka tabletki probiotyku i zajada jogurty z „żywymi kulturami bakterii”. Okazuje się jednak, że spokój układu trawiennego to tylko początek korzyści, jakie mogą nam zapewniać drobnoustroje. Ale co właściwie wiemy o naszych, bądź co bądź, najbliższych sąsiadach?

Wielkie flory opisanie

Na początku XXI w. świat nauki wydał miliony dolarów na kompleksowe poznanie różnych obszarów funkcjonowania organizmów, tzw. badania omiczne. Czyli genomu (zbioru ludzkich genów), proteomu (białek, czyli produktów genów) czy wreszcie metabolomu (cząsteczek organicznych biorących udział w metabolizmie). Udało się zgromadzić gigantyczne ilości danych, nad którymi głowią się bioinformatycy – zarówno nad ich analizą, jak i przechowywaniem.

Takiego kompleksowego podejścia doczekał się też mikrobiom. W 2008 r. powstał Human Microbiome Project, sponsorowany przez amerykański National Institute of Health (NIH). Jego misją, jak czytamy na oficjalnej stronie internetowej, było „wygenerowanie zbioru danych w celu całościowej charakterystyki ludzkiej flory bakteryjnej i jej roli w zdrowiu i chorobie”.

Ponieważ metody tradycyjnej mikrobiologii okazały się zawodne w tak wielkim przedsięwzięciu, naukowcy skorzystali z nowoczesnych narzędzi, np. z sekwencjonowania DNA. Nie da się na szalkach laboratoryjnych wyodrębnić wielu z mikroorganizmów zamieszkujących np. układ pokarmowy, gdyż nie umiemy odtworzyć unikalnego środowiska koniecznego do ich wzrostu. Możemy za to pobrać materiał biologiczny z dowolnego miejsca, wyizolować z niego DNA, które jest niezwykle stabilną cząsteczką, poddać sekwencjonowaniu, a następnie przy wykorzystaniu bioinformatyki analizować. Taka analiza nazywa się metagenomiką i dotyczy nie tylko mikroflory człowieka, ale mikroflory każdego środowiska naturalnego – może to być staw w parku albo Morze Martwe.

11 tys. próbek do tego szerokiego badania zostało pobrane od 300 ochotników w wieku od 18 do 40 lat. A w czerwcu 2012 r. na łamach czasopisma „Nature” ukazała się publikacja pt. „Struktura, funkcja i różnorodność mikrobiomu zdrowego człowieka”. Badanie to stanowi olbrzymią bazę danych dla naukowców i otwiera wiele nowych zagadnień. Jednym z nich jest z pewnością rola flory bakteryjnej w rozwoju i zwalczaniu chorób nowotworowych.

Mikroby i nowotwory

Chyba najsłynniejszą bakterią, negatywnie kojarzoną ze względu na możliwość wywołania nowotworu żołądka, jest Helicobacter pylori. Bakteria ta jest obecna u około połowy ludzkiej populacji. Cały świat był zaskoczony badaniami dwóch lekarzy z Royal Perth Hospital w Australii, którzy właściwie na własnej skórze dowiedli, że bakteria ta potrafi wywołać zapalenie błony śluzowej żołądka, co może w konsekwencji prowadzić do nowotworu. Barry J. Marshall, nie mając możliwości prowadzenia eksperymentów na ludziach, sam wypił zawiesinę bakterii Helicobacter pylori, a następnie dokumentował postępy choroby.

Za swoje pionierskie badania J. Robin Warren i Barry J. Marshall zostali nagrodzeni Nagrodą Nobla w 2005 r., a badania diagnostyczne w kierunku Helicobacter pylori stały się podstawą profilaktyki.

W 2013 r. dwie różne grupy badaczy z USA i Francji dokonały bardzo ciekawej i zaskakującej obserwacji. Okazało się, że myszy hodowane w sterylnych warunkach (czyli całkowicie pozbawione flory bakteryjnej) i myszy po wysokich dawkach antybiotyków bardzo słabo odpowiadały na terapie antynowotworowe. Naukowcy zastanawiają się obecnie, jak mikroorganizmy oddziałują na komórki nowotworowe i jaki mają wpływ na ich śmierć pod wpływem chemioterapii.

Najbardziej logiczne połączenie między mikrobiomem a nowotworem stanowi układ odpornościowy. Dlatego właśnie liderzy rynku farmaceutycznego, jak szwajcarski Roche czy amerykańska AstraZeneca, uruchomili programy badawcze mające zgłębiać zagadki tego oddziaływania oraz jego potencjału terapeutycznego. To tym bardziej istotne, że immunoterapia nowotworów, czyli badania nad ich leczeniem poprzez wpływanie właśnie na układ odpornościowy, przeżywa dziś renesans.

Paliwem do działania okazały się dwie publikacje na łamach „Science” w listopadzie ub. r. Naukowcy z Chicago dowiedli, że podawanie myszom kultury bakterii Bifidobacterium, która normalnie rezyduje w układzie pokarmowym, może wspomagać skuteczność immunoterapii w przypadku raka skóry. A połączenie tych dwóch strategii antynowotworowych w niektórych przypadkach praktycznie wyeliminowało nowotwór. Grupie naukowców z Francji udało się natomiast pokazać, że niektóre bakterie z rodzaju Bacteroides aktywują działanie immunoterapii, która bez nich była nieskuteczna. ©

Dr ANNA BARTOSIK jest biolożką i popularyzatorką nauki, studia doktoranckie odbyła w Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej w Heidelbergu. Stale współpracuje z „TP”.
Korzystałam z: „Structure, Function and Diversity of the Healthy Human Microbiome”, The Human Microbiome Project Consortium, „Nature”, czerwiec 2012; „Commensal Bifidobacterium promotes antitumor immunity and facilitates anti-PD-L1 efficacy”, A. Sivan et al., „Science”, listopad 2015; „Anticancer immunotherapy by CTLA-4 blockade relies on the gut microbiota”, M. Vétizou et al., „Science”, listopad 2015; „The Microbiome and Cancer: Is the ‘Oncobiome’ Mirage Real?”, R.M. Thomas, Ch. Jobin, „Trends in Cancer”, wrzesień 2015; „Microbes Meet Cancer”, K. Yandell, „The Scientist”, kwiecień 2016; hmpdacc.org.