Células dentro de las células: las bacterias que viven en las células cancerosas

Esta imagen de microscopio electrónico revela las bacterias que viven en una célula tumoral. Crédito: Instituto Weizmann de Ciencias

Las células cancerosas son refugios cómodos para las bacterias. Esa conclusión surge de un estudio riguroso de más de 1000 muestras de tumores de diferentes cánceres humanos. El estudio, encabezado por investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann, encontró bacterias que viven dentro de las células de todos los tipos de cáncer, desde el cerebro hasta los huesos y el cáncer de mama, e incluso identificó poblaciones únicas de bacterias que residen en cada tipo de cáncer. La investigación sugiere que comprender la relación entre una célula cancerosa y su «minimicrobioma» puede ayudar a predecir la eficacia potencial de ciertos tratamientos, o puede indicar formas de manipular esas bacterias para mejorar las acciones de los tratamientos contra el cáncer en el futuro. Los hallazgos de este estudio fueron publicados en Science.

Hace varios años, el Dr. Ravid Straussman del Departamento de Biología de Células Moleculares del Instituto descubrió bacterias que acechan dentro de las células tumorales pancreáticas humanas; Se demostró que estas bacterias protegen las células cancerosas de los medicamentos de quimioterapia al «digerir» e inactivar estos medicamentos. Cuando otros estudios también encontraron bacterias en las células tumorales, Straussman y su equipo se preguntaron si tal alojamiento podría ser la regla, en lugar de la excepción. Para averiguarlo, los Dres. Deborah Nejman e Ilana Livyatan en el grupo de Straussman y el Dr. Garold Fuks del Departamento de Física de Sistemas Complejos trabajaron junto con un equipo de oncólogos e investigadores de todo el mundo. El trabajo también fue dirigido por el Dr. Noam Shental del Departamento de Matemáticas y Ciencias de la Computación de la Universidad Abierta de Israel.

En última instancia, el equipo produciría un estudio detallado que describiera, en alta resolución, las bacterias que viven en estos cánceres de cerebro, hueso, mama, pulmón, ovario, páncreas, colorrectal y melanoma. Descubrieron que cada tipo de cáncer, desde el cerebro hasta los huesos, albergaba bacterias y que los diferentes tipos de cáncer albergan diferentes especies de bacterias. Sin embargo, fueron los cánceres de mama los que tenían el mayor número y diversidad de bacterias. El equipo demostró que se pueden encontrar muchas más bacterias en los tumores de mama en comparación con el tejido mamario normal que rodea estos tumores, y que algunas bacterias se encontraron preferentemente en el tejido tumoral en lugar del tejido normal que lo rodea.

Para llegar a estos resultados, el equipo tuvo que superar varios desafíos. Por un lado, la masa de bacterias en una muestra de tumor es relativamente pequeña, y los investigadores tuvieron que encontrar formas de enfocarse en estas diminutas células dentro de las células. También debían eliminar cualquier posible contaminación exterior. Con este fin, utilizaron cientos de controles negativos y crearon una serie de filtros computacionales para eliminar los rastros de cualquier bacteria que pudiera provenir del exterior de las muestras tumorales.

El equipo pudo cultivar bacterias directamente de tumores de mama humanos, y sus resultados demostraron que las bacterias que se encuentran en estos tumores están vivas. La visualización con microscopía electrónica de estas bacterias demostró que prefieren anidar en un lugar específico dentro de las células cancerosas cerca del núcleo de la célula.

Diferentes células para diferentes bacterias

El equipo también informó que Las bacterias se pueden encontrar no solo en las células cancerosas, sino también en las células inmunitarias que residen dentro de los tumores. «Algunas de estas bacterias podrían estar potenciando la respuesta inmunitaria contra el cáncer, mientras que otras podrían estar suprimiéndola. Un hallazgo que puede ser especialmente relevante para comprender la eficacia de ciertas inmunoterapias», dice Straussman. De hecho, cuando el equipo comparó las bacterias de grupos de muestras de melanoma, encontró que había diferentes bacterias enriquecidas en aquellos tumores de melanoma que respondieron a la inmunoterapia en comparación con aquellos que tuvieron una respuesta deficiente.

Straussman cree que la El estudio también puede comenzar a explicar por qué a algunas bacterias les gustan las células cancerosas y por qué cada cáncer tiene su propio microbioma típico: las diferencias aparentemente se reducen a la elección de las comodidades que se ofrecen en cada tipo de entorno de células tumorales. Es decir, las bacterias pueden vivir de ciertos metabolitos que se producen en exceso o se almacenan dentro de los tipos de tumores específicos. Por ejemplo, cuando el equipo comparó las bacterias encontradas en los tumores de pulmón de fumadores con las de pacientes que nunca habían fumado, encontraron variaciones. Estas diferencias se destacaron más claramente cuando los investigadores compararon los genes de estos dos grupos de bacterias: las de las células de cáncer de pulmón de los fumadores tenían muchos más genes para metabolizar la nicotina, el tolueno, el fenol y otras sustancias químicas que se encuentran en el humo del cigarrillo.

Además de mostrar que algunos de los cánceres más comunes albergan poblaciones únicas de bacterias dentro de sus células, los investigadores creen que los métodos que han desarrollado para identificar microbiomas característicos con cada tipo de cáncer ahora se pueden usar para responder algunas preguntas cruciales. Preguntas sobre el papel que desempeñan estas bacterias: ¿Las bacterias aprovechan los metabolitos excedentes de la célula cancerosa o proporcionan un servicio a la célula? ¿En qué etapa se instalan? ¿Cómo promueven o dificultan el crecimiento del cáncer? ¿Cuáles son los efectos que tienen sobre la respuesta a una amplia variedad de tratamientos contra el cáncer?

«Los tumores son ecosistemas complejos que se sabe que contienen, además de células cancerosas, células inmunitarias, células del estroma, vasos sanguíneos, nervios y muchos más componentes, todo parte de lo que llamamos el microambiente tumoral. Nuestros estudios, así como los estudios realizados por otros laboratorios, demuestran claramente que las bacterias también son una parte integral del microambiente tumoral. Esperamos que al descubrir cómo encajan exactamente en la ecología general del tumor, podemos descubrir formas novedosas de tratar el cáncer», dice Straussman.

Explore más

Ratones idénticos, diferentes bacterias intestinales, diferentes niveles de cáncer Más información: Deborah Nejman et al. El microbioma tumoral humano está compuesto por bacterias intracelulares específicas del tipo de tumor, Science (2020). DOI: 10.1126/science.aay9189

Chloe E. Atreya et al. Sondeo del micro(b)ambiente tumoral, Science (2020). DOI: 10.1126/science.abc1464 Información de la revista: Science