Escherichia coli-Immagine Credit Public Domain.
Gli scienziati hanno scoperto come alcuni batteri Escherichia coli nell’intestino promuovano il cancro al colon legandosi alle cellule intestinali e rilasciando una tossina che danneggia il DNA.
Lo studio, pubblicato su Nature, fa luce su un nuovo approccio per ridurre potenzialmente il rischio di cancro. Lo studio è stato condotto dai team del Prof. Lars Vereecke (VIB-UGent Center for Inflammation Research) e del Prof. Han Remaut (VIB-VUB Center for Structural Biology).
Il cancro al colon è classificato come il terzo tipo di cancro più diffuso e mortale. In modo allarmante, la sua incidenza è in aumento, in particolare tra i giovani. Nuove prove indicano che alcuni batteri nel microbiota intestinale (la raccolta di batteri principalmente sani nel nostro intestino) possono promuovere lo sviluppo del cancro al colon, attraverso meccanismi in gran parte sconosciuti.
Uno dei batteri sospettati di promuovere il cancro è pks + E. coli, che produce una genotossina chiamata “colibactina“. La colibactina è in grado di legare e danneggiare il DNA umano, causando mutazioni che possono aumentare il rischio di cancro. Questi batteri e le mutazioni che inducono sono notevolmente sovrabbondanti nei pazienti con cancro al colon.
Finora non era chiaro come pks + Escherichia coli potessero raggiungere e danneggiare la parete intestinale, favorendo lo sviluppo del cancro. Gli esperimenti dei team del Prof. Vereecke e del Prof. Remaut hanno rivelato che questi batteri passano da uno stato di nuoto libero a una modalità in cui si attaccano al rivestimento del tessuto intestinale (l’epitelio intestinale). Questo attaccamento è reso possibile da specifici pili batterici, lunghe e sottili fibre proteiche sulla superficie batterica che terminano in adesine che possono legare i recettori sulle cellule dell’epitelio intestinale.
“Abbiamo scoperto che questo legame al pilo aumenta significativamente il numero, le dimensioni e l’aggressività dei tumori del colon”, afferma Maude Jans (VIB-UGent), prima autrice dello studio.
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“I nostri esperimenti rivelano che il legame di pks + E. coli all’epitelio intestinale può essere considerato un passaggio critico nello sviluppo del cancro del colon“, afferma il Prof. Vereecke autore senior dello studio. “Abbiamo scoperto che interferendo con questi meccanismi di attacco batterico, lo sviluppo del tumore potrebbe essere fortemente attenuato”.
La prova è nella rilegatura
“Siamo stati in grado di identificare le specifiche adesine batteriche che mediano il legame alle cellule del colon: FimH e FmlH“, afferma la Dott.ssa Magdalena Kolata (VIB-VUB), co-prima autrice dello studio. “Abbiamo ipotizzato che il legame di queste adesine consenta ai batteri di produrre la genotossina colibactina nelle vicinanze delle cellule epiteliali, il che porta a danni al DNA e allo sviluppo del cancro“.
In effetti, il team ha dimostrato che la rimozione delle adesine impedisce ai batteri di rilasciare colibactina e di causare danni al DNA.
“Sulla base delle nostre scoperte, abbiamo testato un approccio terapeutico per prevenire l’attaccamento batterico utilizzando molecole che bloccano il legame di queste adesine batteriche essenziali. Sorprendentemente, siamo riusciti a sopprimere drasticamente il danno al DNA e lo sviluppo del tumore nei modelli preclinici“, afferma Jans. “Questo approccio terapeutico è molto promettente poiché colpisce con successo i ceppi dannosi di E. coli, senza influenzare i microbi intestinali benefici, a differenza degli antibiotici“.
I ricercatori sottolineano inoltre che uno stile di vita occidentale può rendere la nostra parete intestinale più accessibile ai batteri nocivi, tra cui PKS ed Escherichia coli.
I nuovi risultati gettano anche una luce precauzionale su un mistero diffuso nel settore: alcuni ceppi di Escherichia coli approvati e utilizzati come probiotici (batteri vivi ritenuti utili per la salute) sono portatori dei geni pks, ma non comportano un aumento del rischio di cancro negli esperimenti di laboratorio.
“Mostriamo che tali ceppi producono effettivamente colibactina e che esprimono le adesine FimH e FmlH utilizzate dai ceppi patogeni per trasportare la tossina alle cellule epiteliali“, afferma il coautore senior Prof. Remaut. “Si scopre che questi ceppi contengono una variante FimH che non è molto brava a legarsi, quindi la tossina colibactina non raggiunge il suo bersaglio“.
Spiegano gli autori:
“Si ritiene che vari batteri contribuiscano allo sviluppo del cancro del colon-retto (CRC), tra cui pks + Escherichia coli, che produce la genotossina colibactina che induce firme mutazionali caratteristiche nelle cellule epiteliali dell’ospite. Tuttavia, non è ancora chiaro come la molecola altamente instabile di colibactina sia in grado di accedere alle cellule epiteliali dell’ospite per causare danni. Qui, utilizzando il modello di topo transgenico ZEB2 dipendente dal microbiota di CRC invasivo, dimostriamo che il potenziale oncogenico di pks + Escherichia coli dipende in modo critico dall‘adesione batterica alle cellule epiteliali dell’ospite, mediata dall’adesina pilus di tipo 1 FimH e dall’adesina pilus F9 FmlH. Il blocco dell’adesione batterica utilizzando un inibitore farmacologico di FimH attenua la genotossicità mediata da colibactina e l’esacerbazione del CRC. Dimostriamo inoltre che la commutazione allelica di FimH influenza fortemente il potenziale genotossico di pks + Escherichia coli e può indurre un guadagno di funzione genotossico nel ceppo probiotico Nissle 1917. Il legame epiteliale mediato dall’adesina consente successivamente la produzione della genotossina colibactina in stretta prossimità delle cellule epiteliali dell’ospite, che promuove il danno al DNA e guida lo sviluppo del CRC. Questi risultati presentano promettenti percorsi terapeutici per lo sviluppo di terapie antiadesive volte ad attenuare il danno al DNA indotto dalla colibactina e a inibire l’inizio e la progressione del CRC, in particolare negli individui a rischio di sviluppare il CRC”.
Tuttavia, gli autori dimostrano che bastano poche mutazioni per ripristinare il forte legame FimH e l’attività genotossica di questi ceppi, evidenziando che potrebbe essere necessario riconsiderare la loro considerazione come probiotici benigni.
Fonte:Nature
