Weizmann Instituut: Wetenschappers zeggen dat patiënten met meer bacteriën in hun hersentumoren 'slechtere overlevingskansen' hebben

Een menselijk brein met een kankergezwel. Foto via Weizmann Instituut

Uit recent onderzoek in het peer-reviewed tijdschrift Nature Cancer blijkt dat bacteriën in hersentumoren mogelijk een veel actievere rol spelen in de manier waarop kanker groeit, zich verspreidt en reageert op behandeling dan tot nu toe werd gedacht, aldus prof. Ravid Straussman van het Weizmann Institute of Science.

Jarenlang dachten wetenschappers dat tumoren een plek waren waar bacteriën niet konden groeien.

"Maar nu weten we dat bacteriën in tumoren leven en het gedrag van kankercellen en de snelheid waarmee ze groeien en zich verspreiden kunnen veranderen", vertelde Straussman."Het besef dat diverse bacteriepopulaties een rol kunnen spelen bij kanker, dwingt ons onze aannames te herzien."

Deze baanbrekende bevindingen doen vermoeden dat bacteriën een actievere rol spelen bij de ontwikkeling van kanker en de infiltratie van uitzaaiingen in de hersenen dan wetenschappers tot nu toe dachten.

"Bepaalde bacteriën kunnen kankercellen resistenter maken tegen chemotherapie", aldus Straussman. "Patiënten met meer bacteriën in hun hersentumoren hadden over het algemeen een slechtere overleving."

Prof. Shlomit Yust-Katz (links), hoofd van de afdeling Neuro-oncologie van het Rabin Medical Center, en dr. Ayelet Shai, directeur van de afdeling Borstkanker op de Rambam Health Care Campus, werkten samen met het Ravid Straussman Lab van het Weizmann Institute of Science aan onderzoek naar hersentumoren. Foto Weizmann Institute

Promovendus Elinor Gigi, bijgestaan ​​door wetenschappelijk medewerker dr. Nancy Gavert van het laboratorium van Straussman, leidde het onderzoek in samenwerking met prof. Shlomit Yust-Katz, hoofd van de afdeling Neuro-Oncologie van het Rabin Medical Center, en dr. Ayelet Shai, directeur van de afdeling Borstkanker op de Rambam Health Care Campus. Wetenschappers van de Hebrew University, Northwestern University en het Baylor College of Medicine namen ook deel aan het onderzoek.

"Als we begrijpen hoe bacteriën interacteren met kankercellen, openen we nieuwe mogelijkheden voor betere, meer gerichte therapieën voor hersentumoren", aldus Straussman.

De onderzoekers keken naar de verschillen in bacteriën bij glioblastomen, agressieve primaire hersentumoren die in de hersenen zelf ontstaan, en bij hersenmetastasen, secundaire tumoren die in andere delen van het lichaam ontstaan, zoals de longen en de borst, en zich vervolgens naar de hersenen verspreiden.

"We ontdekten dat bacteriën aanwezig zijn in alle soorten hersentumoren die we hebben onderzocht", aldus Straussman. "Interessant is dat hersenmetastasen een grotere diversiteit en overvloed aan bacteriën bevatten dan glioblastomen."

In 2020 meldde Straussmans groep dat ze bacteriën hadden gevonden in kankercellen uit botten, borsten, longen, eierstokken, alvleesklier, dikke darm en huid. De wetenschappers vonden ook bacteriën in de hersenen.

"Dit was behoorlijk verrassend, omdat de hersenen worden beschermd door de bloed-hersenbarrière, een selectief en semi-permeabel schild dat normaal gesproken voorkomt dat bacteriën de hersenen binnendringen", aldus Straussman.

In deze studie analyseerden de wetenschappers 322 monsters van glioblastomen en hersenmetastasen en vonden ze bacteriën zowel in kankercellen als in nabijgelegen immuuncellen.

Glioblastoomtumorweefsel werd bij een patiënt verwijderd en direct geïncubeerd in een oplossing met een aminozuur dat alleen door bacteriën wordt geconsumeerd. Links zijn kankercellen te zien waarvan de kernen oranje gemarkeerd zijn en het blauw gemarkeerde aminozuur hebben opgenomen: bewijs van levende, actieve bacteriën in de tumor. Rechts stopte de opname van aminozuren na antibioticabehandeling. Foto Weizmann Institute of Science

De wetenschappers stelden vast dat ongeveer 40 tot 50 procent van de bacteriën in hersenmetastasen overeenkwam met de bacteriën die in de primaire long- of borsttumoren van de patiënten werden aangetroffen.

Dit suggereert dat sommige bacteriën mogelijk vanuit de primaire locatie in kankercellen terechtkomen terwijl ze uitzaaien naar de hersenen. De bacteriën zouden ook metabolische eigenschappen kunnen hebben die hen zouden kunnen helpen bij het bevorderen van celmigratie, weefselinvasie en tumorgroei.

Een andere ontdekking van de onderzoekers was dat de bacteriële samenstelling van hersenmetastasen varieerde, afhankelijk van de locatie in de hersenen.

Tumoren in het achterste gedeelte van de hersenen bevatten rijkere en meer diverse bacteriepopulaties dan de tumoren dichter bij de voorkant van de hersenen.

"Wij gaan ervan uit dat wisselende omstandigheden in verschillende delen van de hersenen, zoals verschillen in bloedtoevoer of in de metabolische samenstelling van het omliggende weefsel, hiervoor verantwoordelijk kunnen zijn", aldus Straussman.

Van links naar rechts: Dr. Nancy Gavert, wetenschappelijk medewerker bij het Ravid Straussman Lab van het Weizmann Institute of Science in Rehovot, met Prof. Ravid Straussman en promovendus Elinor Gigi. Foto Weizmann Institute

De onderzoekers onderzochten ook of bacteriën de effectiviteit van chemotherapie konden beïnvloeden.

Door 30 bacteriesoorten te kweken die in glioblastoomtumoren voorkomen, ontdekten de wetenschappers dat sommige soorten kankercellen resistent maakten tegen chemotherapie.

Het gebruik van breedspectrumantibiotica om deze bacteriën te bestrijden zou echter “onvoorspelbaar of zelfs schadelijk” zijn, zei hij.

Het is beter om deze bacteriële effecten te moduleren, in plaats van ze ‘te negeren of lukraak te elimineren’, zei hij.

De onderzoekers merkten ook op dat de overlevingsduur van patiënten met hersenmetastasen verband hield met de bacteriën in hun tumoren. Mensen met meer bacteriën in hun hersentumoren leefden korter dan mensen met minder bacteriën.

Bepaalde bacteriesoorten kunnen hersentumoren zelfs resistent maken tegen behandeling.

De uitdaging bij de behandeling van hersenmetastasen ligt niet alleen in hun locatie in de hersenen, wat cognitieve en fysieke functies kan aantasten, maar ook in hun biologische samenstelling, "waardoor ze vaak resistent zijn tegen bestaande therapieën", aldus Shai van Rambam.

"Het onderzoek toonde aan dat hersentumoren diverse bacteriële gemeenschappen bevatten die immuunreacties en ontstekingen kunnen beïnvloeden", zei ze. "Deze bevindingen brengen ons een stap dichter bij een effectievere diagnose en behandeling."