(Nyitókép: Gombák (rózsaszínnel) és emberi sejtek (kékkel) egy emberi emlőtumorban.)
Ha rákeresünk egy daganat képére az interneten, jó eséllyel egy élénk színű, egységes sejtcsoportot találunk az egészséges szövetek szürke háttere előtt. Lian Narunsky Haziza, az izraeli Weizmann Intézet rákbiológusa szerint azonban a kép a valóságban egészen máshogy fest. Egy-egy daganatban több millió mikroba is lehet, amelyek több tucatnyi fajt képviselnek.
A tudósok régóta tudják, hogy a testünkben mikrobák élnek, de a daganatokat a legutóbbi időkig hajlamosak voltak úgy kezelni, mintha ilyen szempontból sterilek lennének. Az elmúlt években azonban több kutatás is kimutatta, hogy a tumorok hemzsegnek a mikrobáktól. A napokban pedig a Cell című folyóiratban jelent meg két tanulmány, amelyek igazolják, hogy a tumorok számos gombafajnak is otthont adnak.
Ez az úgynevezett tumormikrobiom olyannyira jellegzetesnek tűnik az egyes ráktípusoknál, hogy egyes kutatók azt remélik, a vérbe ürített mikrobiális DNS a tumorbetegségek korai diagnosztizálására is használható lehet.
Más vizsgálatok azt sugallják, hogy a mikrobák kulcsszerepet játszhatnak a daganatos betegségek agresszív vagy a kezelésekkel szemben ellenálló voltában. Ha ez bebizonyosodik, az új célpontot adhat a terápiáknak, amelyek során a daganat mikrobiomját is megtámadhatják majd a tumorsejtekkel együtt.
„Szinte mindent át kell értékelnünk a tumormikrobiom ismeretében, amit a rákról tudunk” – mondja Ravid Straussman, a Weizmann Intézet rákbiológusa, aki Narunsky Hazizával közösen dolgozott az egyik új kutatáson.
Tumorlakó baktériumok
Az elmúlt két évtizedben a tudósok feltérképezték az emberi testben élő mikrobákat, DNS-t gyűjtve a szájból, a bőrről, a székletből és más helyekről. Ezen vizsgálatok során több ezer fajt azonosítottak, amelyek ártalmatlanul éldegélnek egy egészséges emberekben. Összesen mintegy 38 billió sejtnyi lehet belőlük. Számos, korábban sterilnek hitt szervről derült ki az utóbbi időszakban, hogy saját, jellegzetes mikrobiomja van. Egyre többen vizsgálják azt is, hogy a mikrobiom milyen szerepet játszik a szervezet működésében és egyes betegségekben – a régebb óta tanulmányozott bélbaktériumokon túl is.
Míg a kutatók a test egészséges mikrobiomját kutatták, a rákos megbetegedések többnyire feltérképezetlenek maradtak ilyen szempontból. Sokáig senki sem sejtette, hogy a tumorokat alkotó sejtek milliói közt is lehet helyük a mikrobáknak. Straussmann egyike volt a terület úttörőinek: 2017-ben kollégáival hasnyálmirigy-tumorok belsejében élő baktériumokra bukkantak. A felfedezést akkor tették, amikor azt vizsgálták, hogyan tudnak ellenállni egyes daganatok kemoterápiás gyógyszernek. Kiderült, hogy rezisztenciáért baktériumfaj felel. Ez a tumorokban él, és képes gátolni a hatóanyag működését.
A felfedezés arra késztette Straussmant és kollégáit, hogy átfogó felmérést végezzenek a több mint 1000, hétféle rákos megbetegedésből származó daganat mikrobáin. 2020-ban a kutatók arról számoltak be, hogy mind a hét tumortípusban találtak baktériumokat.
Nagyjából ugyanebben az időben a Kaliforniai Egyetem kutatócsoportja is saját kutatást végzett a 2000-es évek elején különböző ráktípusokból gyűjtött DNS-minták hatalmas adatbázisa alapján. A Cancer Genome Atlas (rákgenom atlasz) nevű projekt eredeti célja az volt, hogy segítsen a szakértőknek azonosítani a tumorgének azon mutációit, amelyek a rákos sejteket kontrollálatlan osztódásra késztetik. A kaliforniai csapat azt remélte, hogy a nyers adatok a daganatokban lévő baktériumokból is tartalmazhatnak genetikai információt.
Az adatok újbóli elemzése óriási vállalkozás volt, hatbillió genetikai töredék közt kellett azonosítani a bakteriális DNS-töredékeket. „Olyan volt, mint tűt keresni egy akkora szénakazalban, amelyben több szalmaszál van, mint amennyi csillag a Tejútrendszerben” – mondja Gregory Sepich-Poore, a csapat egyik tagja.
A vizsgálat évekig tartott, de megérte: Sepich-Poore és kollégái 32 ráktípus kapcsán állapították meg, hogy az azokban található DNS-töredékek kis százaléka bakteriális, nem pedig emberi eredetű.
Miután a kutatók 2020-ban publikálták eredményeiket, összefogtak Straussman csapatával, hogy kiderítsék, a daganatokban gombák is találhatóak-e.
Gombák mindenütt
A gombák az evolúció egyik nagy sikertörténetének számítanak. A becslések szerint 6,2 millió fajjal rendelkeznek, és az erdőkben növő gombáktól kezdve, a kenyeret és sört erjesztő élesztőgombákon át, a penicillint adó penészgombákig nagyon sokféle megjelenési formájuk létezik.
A gombák egyik fontos közös jellemzője táplálkozásuk módja. Enzimeket bocsátanak ki, hogy lebontsák a közeli szerves anyagokat, majd magukba szívják azokat. A gombák ezen felül hatalmas mennyiségű spórát képesek termelni, amelyek szélsőséges körülmények között is képesek akár éveken át életben maradni.
Emberként folyamatosan ki vagyunk téve a gombáknak: spórákat veszünk fel a bőrünkre, belélegezzük őket és olyan ételeket fogyasztunk, amelyeken gombák tenyésznek. A legtöbb gomba azonban nem telepszik meg a szervezetünkben, hanem kiürül abból. „Sokan csak átutaznak rajtunk” – mondja Iliyan Iliev, a Cornell Egyetem immunológusa.
Néhány faj ugyanakkor alkalmazkodott ahhoz, hogy bennünk éljen. A bőrgombák például az általunk előállított olajokat bontják. Más fajok a szánkban és az emésztőrendszerünkben lévő cukrokkal táplálkoznak. A szakértők ezeken kívül más gombákat is azonosítottak a testünkben, amelyek funkciója egyelőre rejtély.
A kaliforniai és az izraeli kutatók ugyanúgy kerestek gombákat a daganatokban, ahogyan előtte a baktériumokat: újra elővették a Cancer Genome Atlast, és elmélyedtek a DNS-töredékek galaxisában, ezúttal gombagéneket keresve. És közben Straussman daganatgyűjteményét is újra megvizsgálták.
Az eredmények nagyon érdekesnek bizonyultak:
a kutatók által vizsgált 35 daganattípus mindegyike tartalmazott gombákat, és minden egyes típusban a gombafajok jellegzetes kombinációja volt jellemző, ahogy erről a most közzétett tanulmányok egyikében beszámolnak a szerzők.
A másik új tanulmányban Iliev és kollégái arról írnak, hogy független kutatásuk során gombákat a test hét különböző részéből származó daganatokban.
Deepak Saxena New York-i mikrobiális ökológus, aki egyik kutatásban sem vett részt, meglepődött a pozitív eredmények mennyiségén. „Nem számítottam ilyen sok gombára a daganatokban” – mondja. „Ez ismét át fogja formálni a rákról való gondolkodásmódunkat.”
Mikrobiális ráktesztek?
Sepich-Poore és néhány kollégájával létrehozott egy céget Micronoma néven, amelynek célja a most megszerzett tudás gyakorlati hasznosítása vérvizsgálatok által. A daganatokban lévő gombák és baktériumok által kibocsátott DNS-t vizsgálva szerintük a vérből pontosan megmondható, hogy a mikrobák milyen típusú daganatból származnak.
Azt egyelőre nem tudják, miért működik ilyen jól a teszt. A választ az elhelyezkedésben rejtőzhet, vagyis hogy a tüdődaganatok hajlamosak a tüdőben eleve jelen lévő mikrobák közül „válogatni”. Ugyanakkor néhány mikrobának sikerül új szervekbe költöznie a daganatok révén. Lehetséges az is, hogy a tumorok belsejében lévő sajátos kémiai viszonyok, például az oxigénszint a meghatározó abban, hogy mely mikrobák boldogulnak.
Mindkét új tanulmány szerzői találtak olyan mikrobákat, amelyek összefüggésbe hozhatók a tumorbetegségek rosszabb kimenetelével.
Iliev és kollégái például úgy találták, hogy nagyobb valószínűséggel halnak meg gyomorrákban azok a betegek, akiknek a daganatában megtalálható a Candida tropicalis nevű gombafaj.
Lehetséges, hogy egyes mikrobák nem csak megtelepednek a daganatokban, hanem segítik is azok növekedését. Esetleg elrejtik a daganatot az immunrendszer elől, semlegesítik a gyógyszereket vagy segítik a daganat átterjedését más szervekre. Az persze a mostani kutatások alapján még nem állítható biztosan, hogy a mikrobák valóban segítik-e a tumorsejteket, és ha igen, hogyan teszik ezt. Ennek igazolásához további vizsgálatokra lesz szükség.
