Ci sono trilioni di batteri che vivono nel e sul corpo umano. I batteri intestinali negli individui umani svolgono un ruolo unico sia nella salute che nella malattia. Ottimizzano l’immunità durante il periodo formativo di 2 settimane subito dopo la nascita, prevengono l’invasione e la crescita eccessiva di specie batteriche patogene e mantengono, tra le altre cose, l’integrità dell’epitelio intestinale. Un potenziale patogeno che si presenta comunemente nell’intestino umano è il batterio Escherichia coli (E. coli). Le cellule tumorali si sviluppano a causa di mutazioni specifiche nel DNA, che causano proliferazione sfrenata e perdita di caratteristiche mature, in molti casi, con conseguente crescita del tumore. Le mutazioni sono spesso causate dall’esposizione alla luce ultravioletta o dal fumo. Esposizioni ripetute aumentano le possibilità di mutazioni dannose che si accumulano all’interno di una cellula, causando una trasformazione cancerosa. È noto che ogni tipo di danno al DNA provoca un modello visibile di danno al DNA chiamato firma o impronta mutazionale. Molte di queste impronte sono già note, che registrano l’effetto di agenti come l’esposizione ai raggi ultravioletti o il fumo. Pertanto, la storia dell’esposizione può essere spesso conosciuta osservando l’impronta mutazionale. Tuttavia, gli effetti mutageni dei batteri intestinali erano sconosciuti fino a poco tempo fa.
Nel presente studio, i ricercatori hanno esaminato gli organoidi intestinali, che sono minuscole masse di tessuto intestinale coltivate come mini-organo in laboratorio, per verificare se un ceppo specifico di E. coli induca mutazioni del DNA. Questa varietà si trova in un quinto di tutti gli adulti. I ricercatori hanno coltivato organoidi intestinali che sono stati quindi esposti per cinque mesi a questo ceppo di E. coli, che produce una genotossina, una sostanza chimica che danneggia il DNA umano. La sostanza chimica in questione si chiama colibactina. Gli effetti modificatori del gene di questa tossina significano che potrebbe danneggiare l’uomo causando mutazioni. Dopo 5 mesi di esposizione, le cellule organoidi sono state sottoposte all’estrazione del DNA e sono state analizzate il tipo, nonché il numero di mutazioni dovute alla presenza batterica. I ricercatori hanno scoperto che c’era davvero un modello unico per le mutazioni che si sono verificate all’interno delle cellule organoidi. In altre parole, il ceppo testato di E. coli ha causato un particolare pattern di mutazione all’interno delle cellule umane. La firma consisteva in due mutazioni che si sono verificate insieme, una è il cambiamento di una base di adenina (A) in una qualsiasi delle altre quattro basi di DNA e l’altra la perdita di una singola A in lunghi tratti di poliA. C’era anche un’altra A aggiuntiva sull’altro filamento dell’elica del DNA, situata a una distanza di 3-4 basi dal sito della mutazione. Nella fase finale, il team ha iniziato a esplorare il modo in cui la colibactina ha causato danni al DNA.
Hanno scoperto la sua struttura molecolare e come questa ha agito sul DNA. La scoperta principale fu che la colibactina poteva legare due A contemporaneamente, causando la formazione di un reticolato tra di loro. Questo potrebbe, secondo loro, spiegare perché la colibactina abbia causato il suo modello mutazionale unico. Il passo successivo è stato quello di tracciare questa firma in altre cellule, vale a dire le cellule dei pazienti con cancro. Inoltre, i ricercatori non hanno lesinato su questo. Hanno esaminato migliaia di mutazioni in oltre 5.000 tumori, di molti tipi diversi. È emersa una scoperta entusiasmante: oltre il 5% dei tumori intestinali ha mostrato questa impronta, ma era presente in meno di un centinaio di altri DNA del cancro. Tra questi, il tessuto era noto per essere esposto allo stesso batterio, come il cancro della bocca o della vescica urinaria. In modo inquietante, questo modello rivelatore è stato trovato anche nel DNA dei pazienti con carcinoma del colon, il che potrebbe indicare un legame tra i batteri e la malattia. È noto che l’E. Coli può infettare questi organi e gli scienziati desiderano esplorare se la sua genotossicità può agire in altri organi oltre il colon. In sintesi, questo studio segna la prima volta che è stata trovata una connessione diretta tra il microbiota umano e le mutazioni che causano lo sviluppo di tumori.
La scoperta di questa firma di mutazione potrebbe aiutare a screening dei pazienti per le loro possibilità di sviluppare un tumore, in base alla presenza di questo ceppo genotossico. Si stima che si verifichi fino a un quinto degli individui sani. È anche possibile che usando gli antibiotici giusti, questi batteri possano essere sradicati e le possibilità di sviluppo del tumore siano notevolmente ridotte. O almeno, potrebbe aiutare a rilevare questi tumori molto presto nel loro corso.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
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