Het is net een matroesjka, dacht de arts Ravid Straussman toen hij diep in een kankergezwel keek. Zoals verwacht zat het vol snel groeiende kankercellen, terwijl immuuncellen eromheen cirkelden om de ziekte te bestrijden.
Maar zodra Straussman inzoomde met zijn microscoop, ontdekte hij een diepere, levende laag in de gezwellen. Binnen in de kanker- en immuuncellen krioelde het van de bacteriën, die er als een soort parasieten leefden.
De Israëlische arts en zijn collega’s van het Weizmann Institute of Science bestudeerden meer dan 1000 gezwellen van zeven soorten kanker, en 39 procent van de monsters zat vol bacteriën.
Tijdens het onderzoek, dat in mei 2020 werd uitgevoerd, vonden de wetenschappers meer dan 500 verschillende soorten bacteriën in de kankergezwellen. Ze zaten met name in borst- en botkanker en in gezwellen in de alvleesklier, waar ze in tweederde van de monsters voorkwamen.
Bacteriën in kankergezwellen lijken een soortenrijk microbioom te vormen zoals we dat ook uit bijvoorbeeld de darmen kennen.
En net als er goed- en kwaadaardige bacteriën in de darmflora zitten, zijn er aanwijzingen dat de bacteriën in kankergezwellen ons goed-, maar ook slechtgezind kunnen zijn. Dat is een verrassing voor artsen en wetenschappers die met kanker werken en biedt nieuwe mogelijkheden voor behandelingen die de bacteriën tegen de kankercellen aanwenden.
Bakterierna i rökares lungcancerceller är specialister på att bryta ner cigarettrökens innehåll av kemiska ämnen som nikotin och toluen.
Alle kankers hebben hun eigen bacteriën
Kankergezwellen bevatten 500 bacteriesoorten, die stuk voor stuk een voorliefde voor een bepaalde vorm van kanker hebben.
Elke kankersoort heeft zijn bacteriën
Onderzoekers hebben eerder bacteriën ontdekt in kankergezwellen, maar in veel gevallen konden die ook door vervuiling in de monsters gekomen zijn. Straussman heeft nu niet alleen aangetoond dat er bacteriën leven en zich delen in de meeste kankercellen, maar ook dat die er niet toevallig zijn. Ze hebben een voorliefde voor bepaalde soorten kanker.
De bacterie Streptococcus infantis zit bijvoorbeeld in circa de helft van alle borstkankergezwellen, maar komt niet voor in andere vormen van kanker. Sphingomonas yanoikuyae gedijt daarentegen uitsluitend in botkankergezwellen. Ook die bacterie leeft in de helft van de tumoren.
Bepaalde bacteriën zijn dus haast vergelijkbaar met doelzoekende raketten, en die ontdekking baant de weg voor allerlei nieuwe mogelijkheden om kanker te bestrijden met bacteriën.
We hopen nieuwe behandelmethoden te kunnen ontwikkelen door de rol van bacteriën in tumoren te doorgronden. Ravid Straussman, Weizmann Institute of Science
Weliswaar behandelen artsen al bijna 100 jaar tumoren door er bepaalde bacteriën in te spuiten, maar hierbij gaat het vooral om ziekteverwekkers als Clostridium, Listeria, Salmonella of cholerabacteriën, die niet alleen schadelijk zijn voor kankercellen, maar ook voor de gezonde cellen van het lichaam.
Dit type behandeling is dan ook erg riskant en is nooit heel gangbaar geweest. Maar dankzij Straussmans ontdekking kunnen we de kanker met bacteriën aanvallen zonder andere cellen te beschadigen.
Det finns bakterier i de flesta cancerceller, visar Ravid Straussmans forskning. Han har påvisat över 500 olika cancerbakterier.
Bacteriën als Streptococcus infantis en Sphingomonas yanoikuyae, die doelgericht op respectievelijk borst- en botkankercellen afgaan, hebben geen effect, maar met genetische manipulatie kunnen microbiologen ze nieuwe eigenschappen geven, zoals het aanmaken van gifstoffen.
Zo kunnen bacteriën met een voorliefde voor een bepaald type kankercel een soort medicijnrobotjes worden die recht op een kankergezwel afkoersen als ze geïnjecteerd worden.
Kankerbacteriën leven van tabaksrook
Het feit dat sommige bacteriesoorten gedijen in bepaalde vormen van kanker, kan erop duiden dat ze een bijzondere rol vervullen in de gezwellen van hun voorkeur.
Om de functie van de bacteriën aan het licht te brengen, bracht Straussman alle genen in elke tumor in kaart. Door de sequenties naast een database met de functie van bekende genen te houden, kon hij de biochemische functie van de bacteriegenen van de gezwellen bepalen.
De arts ontdekte onder meer dat de bacteriën in longkankercellen van rokers de kankerverwekkende stoffen in sigarettenrook, zoals nicotine en tolueen, afbreken. Deze bacteriën komen niet voor in longtumoren van niet-rokers.
Chemotherapie afgebroken door bacteriën
Zonder antibiotica: Bacteriën verteren medicijn
Als de kankercel geïnfecteerd is met gammaproteobacteriën (groen), breken die de chemo (gemcitabine, blauw) af en verliest die zijn werking. Daardoor blijft de kankercel zich delen.
Met antibiotica: Kankercel deelt zich niet
Als de bacteriën dood zijn, kan de chemo de celkern binnendringen en voorkomen dat die zijn DNA kopieert. De kankercel sterft af als hij zich wil delen.
Uit het onderzoek van Straussman bleek dat de kankercellen van sommige borstkankerpatiënten bacteriën bevatten die arsenicum afbreken. Die stof zit soms in rijst, en als een vrouw die binnenkrijgt, worden de cellen in haar borsten gevoeliger voor oestrogeen. Dit verhoogt het risico op borstkanker.
De bacteriën hebben zich erop toegelegd om deze kankerverwekkende stof te eten, en als artsen ze aantreffen in de kankercellen van een patiënt, kan dat informatie opleveren over het ontstaan van de ziekte.
Bacteriën breken medicijn af
Terwijl sommige bacteriën geen positief of negatief effect hebben op kanker, kunnen andere bacteriën de behandeling van de ziekte danig in de weg zitten.
Al in 2017 wist Straussman aan te tonen dat 76 procent van alle onderzochte tumoren uit de alvleesklier bacteriën bevat die het geneesmiddel gemcitabine afbreken. Dat is een van de meest gebruikte vormen van chemotherapie.
Kanker in de alvleesklier is zeer moeilijk te behandelen, en een deel van de verklaring is dus mogelijk dat bacteriën in de kankercellen het medicijn gewoonweg opeten voordat het de kans krijgt zijn werk te doen.
VIDEO: Bacteriën vergezellen kankercellen
De bacteriën in het lichaam bepalen grotendeels hoe kankerpatiënten reageren op een behandeling. Kijk hoe ze genezing bevorderen én belemmeren.
In het nieuwe onderzoek uit 2020 ontdekte de Israëlische arts ook bacteriën in de immuuncellen van de tumoren, wat behandeling met zogeheten immunotherapie kan bemoeilijken.
De cellen van het immuunsysteem rekenen meestal af met kankercellen voordat ze uitgroeien tot levensbedreigende gezwellen. Die aanvallen worden aangestuurd door het eiwit PD-1, dat op het oppervlak van sommige immuuncellen zit.
Bij immunotherapie krijgt de patiënt een antistof die zich aan PD-1 bindt en zo het immuunsysteem helpt de kankercellen te vernietigen. Deze behandeling is meestal zeer effectief, maar sommige patiënten reageren er niet op.
Bacteriën die de immuuncellen infecteren worden al langer als de boosdoeners gezien als immunotherapie niet werkt, en dat vermoeden werd gesterkt door het onderzoek van Straussman.
Hij ontdekte namelijk dat kankerpatiënten die niet op een behandeling met immunotherapie reageren, vaak de bacterie Gardnerella vaginalis als ongenode gast in hun immuuncellen hebben. Die bacterie komt nauwelijks voor bij patiënten die baat hebben bij immunotherapie.
Uit andere onderzoeken is gebleken dat de bacteriën het vermogen aantasten van de immuuncellen om PD-1 te vormen. In dat geval hebben de antistoffen van de immunotherapie geen doelwit meer en werkt de behandeling niet.
Bacteriën saboteren immunotherapie
Zonder antibiotica: Bacteriën halen doelwit weg
De T-cellen van de afweer (l) worden vaak aangevallen door Gardnerella-bacteriën (groen). Daardoor neemt de productie van het eiwit PD-1 (geel) af, dat het doelwit vormt van de antistoffen van de immunotherapie (blauw).
Met antibiotica: Afweer valt aan
Zonder de bacteriën produceren de T-cellen PD-1, dat het immuunsysteem aanstuurt. Als de antistoffen van immunotherapie zich aan PD-1 binden, valt de afweer de kankercellen aan.
Antibiotica tegen kanker
De nieuwe kennis over bacteriën in kanker- en immuuncellen kan betere behandelingen opleveren.
In 2017 bleek uit Straussmans proeven met muizen met endeldarmkanker dat de chemotherapie gemcitabine de kankercellen alleen doodde als de stof met antibiotica werd toegediend. De conclusie was dat gemcitabine in zijn eentje niet werkt omdat de bacteriën in de kankercellen het medicijn verteren. De combinatie van immunotherapie en antibiotica heeft in sommige gevallen tot veelbelovende resultaten geleid.
Door dieper in de gezwellen te kijken heeft Straussman een tot nu toe onbekende interactie tussen kanker- en immuuncellen en hun bacteriën aan het licht gebracht.
Het lijkt erop dat deze belangrijk is voor de ontwikkeling van tumoren, en nu willen Straussman en andere onderzoekers deze kleine parasieten gebruiken om kanker te bestrijden of zelfs te voorkomen.