Рак молочной железы является вторым по распространенности диагностируемым видом рака у женщин в США и, по состоянию на 2020 год, наиболее часто диагностируемым видом рака у женщин во всем мире.1 В 15–20 процентах таких случаев рецептор фактора роста ErbB2, кодируемый эритробластным онкогеном B, чрезмерно экспрессируется, повышая агрессивность опухоли и приводя к более высокому риску рецидива и смертности.2 Препарат трастузумаб нацелен на этот белок, однако до 35% пациентов не реагируют на него сразу, а у 70% развивается резистентность через год. 3 Механизм этого сбоя неясен.

Одним из факторов, который может помочь исследователям лучше понять рост опухолей и устойчивость к терапии, является влияние бактерий из микробиома и тех микробов, которые живут внутри опухолей. «Это развивающаяся область», — сказала Мелани Рутковски, иммунолог из Университета Вирджинии.

Среди них Pseudomonas aeruginosa является наиболее распространенной бактерией, обнаруживаемой в опухолях молочной железы, но ее роль до конца не изучена.4 Сяохун Фанг, химик, изучающий молекулярную медицину в Академии наук Китая, и ее группа помогли прояснить механизм действия сигнальной молекулы P. aeruginosa , N-(3-оксо-додеканоил) гомосеринлактона (3oc), который индуцирует апоптоз в иммунных клетках.5 После этой работы Фанг, чья группа использует модели опухолей, объяснила: “[Мой аспирант] спросил, оказывает ли 3oc также какое-либо влияние на опухолевые клетки]”. Фанг отметил, что во многих исследованиях лекарственной устойчивости не учитывался вклад внутриопухолевых бактерий.

Стремясь восполнить этот пробел, команда в новом исследовании продемонстрировала, что 3oc, вырабатываемыйP. aeruginosa , действительно способствует устойчивости к трастузумабу в клетках рака молочной железы.6 Результаты, опубликованные в Трудах Национальной академии наук, дают представление о роли внутриопухолевых бактерий и их влиянии на устойчивость к химиотерапии.

«Это открывает возможности для изучения некоторых механизмов резистентности, которые развиваются у пациентов, и того, как микробиом может быть внутренним фактором резистентности к этим методам лечения», — сказал Рутковски, который не принимал участия в исследовании.

Чтобы изучить влияние 3oc на устойчивость к химиотерапии, команда исследователей в течение 72 часов обрабатывала три линии раковых клеток молочной железы различными дозами 3oc: с высокой экспрессией ErbB2 и чувствительные к трастузумабу, с высокой экспрессией ErbB2 и устойчивые к трастузумабу, а также с низкой экспрессией ErbB2. Обработка повысила устойчивость к лекарственным препаратам во всех трёх линиях, включая ранее чувствительные клетки, в зависимости от дозы. В отличие от иммунных клеток, в которых 3oc останавливает пролиферацию и вызывает апоптоз, исследователи обнаружили, что эта молекула не влияет на жизнеспособность клеток.

Чтобы определить, как 3oc влияет на клетки рака молочной железы, исследователи сравнили экспрессию мРНК до и после лечения 3oc. Оценив дифференциально экспрессируемые гены, команда обнаружила, что лечение 3oc активировало гены в путях передачи фактора роста опухоли β (TGF-β) и ErbB2.

Трастузумаб подавляет рост раковых клеток, связываясь с ErbB2 и блокируя его передачу сигналов, тем самым перекрывая этот жизненно важный для опухоли путь. Команда предположила, что 3oc может активировать путь ErbB2 ниже его рецептора или через передачу сигналов TGF-β, преодолевая ингибирование трастузумабом. Они подтвердили, что 3oc фосфорилирует сигнальный преобразователь TGF-β. Обработка клеток ингибитором TGF-β блокировала этот эффект, что также предотвращало стимуляцию ErbB2 и его передачу сигналов.

Наконец, исследователи проверили образцы опухолей пациентов на наличие P. aeruginosa и 3oc. Они обнаружили P. aeruginosa с помощью количественной ПЦР (кПЦР) и флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) в семи из 34 опухолей. В опухолях пациентов, которые не полностью ответили на лечение трастузумабом, с большей вероятностью содержались бактерии. Кроме того, с помощью тандемной масс-спектрометрии с ионизацией в режиме жидкостной хроматографии они обнаружили 3oc в восьми из 24 опухолей. Эти результаты подтверждают клинически, что P. aeruginosa присутствует по крайней мере в некоторых опухолях пациентов и вырабатывает 3oc, который может вызывать устойчивость к химиотерапии.

Франческа Гаццанига, иммунолог-онколог из Гарвардской медицинской школы, которая изучает роль микробиома кишечника в иммунном ответе на рак, но не принимала участия в исследовании, сказала, что настоящее исследование демонстрирует потенциальный механизм резистентности к трастузумабу и имеет интересные последствия. Однако она добавила, что одной из проблем при изучении роли бактерий в опухолях является подтверждение того, что бактерии действительно присутствуют, а не являются просто загрязнением, возникшим во время подготовки, как в случае с блоками тканей. «В будущем нам нужно будет обращать внимание на то, что, когда мы проводим эти исследования, мы должны быть очень осторожны в отношении загрязнения и всё время думать: «Каковы мои отрицательные контрольные показатели?»

Группа Фанга использовала несколько отрицательных контролей в своих исследованиях методом количественной ПЦР и наблюдала P. aeruginosa внутри клеток с помощью FISH. Гаццанига сказал, что подтверждение того, что бактерии в опухоли действительно живут внутри клеток, повышает вероятность того, что обнаружение является реальным, а не связано с загрязнением. «В целом верно то, что людям нужно всерьёз задуматься о возможности того, что микробы влияют на иммунотерапию рака и, вероятно, на многие другие методы лечения», — сказал Гаццанига.

Фанг добавила, что, поскольку активация TGF-β и передача сигналов ErbB2 наблюдаются при других видах рака и механизмах резистентности, её команда заинтересована в изучении того, играет ли 3oc роль и в этих системах. Кроме того, она сказала, что они заинтересованы в изучении других сигнальных молекул бактерий, которые похожи на 3oc, но могут выполнять другие функции. «Мы можем исследовать этот новый механизм и его новые применения», — сказала Фанг.