ميكروبيوم السرطان: اكتشاف بكتيريا جديدة ذات سمية جينية مرتبطة بعدم الاستقرار الجينومي

في دراسة نُشرت في مجلة Science العلمية، توصل فريق من الباحثين في جامعة ييل (نيو هيفن، الولايات المتحدة) إلى أن بكتيريا الأمعاء Morganella morganii قادرة على إنتاج فئة من المركبات ذات السمية الجينية، يمكنها إتلاف الحمض النووي وبالتالي تعزيز عدم الاستقرار الجينومي. وهذه المركبات هي نواتج أيض ميكروبية تسمى الإندوليمينات (indolimines)، ويرتبط عدم الاستقرار الجينومي بـتطور سرطان القولون والمستقيم. وقد أثبت المؤلفون قدرة إندوليمينات الميكروبيوم على إحداث تلف في الحمض النووي وعلى زيادة عبء سرطان القولون في نموذج فأري.

سرطان القولون والمستقيم وميكروبيوم الأمعاء: الصلة

يمكن ربط تطور سرطان القولون والمستقيم بـتركيبة ميكروبيوم الأمعاء. وعلى وجه الخصوص، يمكن لسلالات بكتيرية معينة أن تؤثر في تطور سرطان القولون والمستقيم عبر إنتاج جزيئات صغيرة تسمى السموم الجينية، قادرة على إحداث تلف في الحمض النووي، مما يعزز عدم الاستقرار الجينومي، وهو العامل الرئيسي المحرك للسرطان.

فعلى سبيل المثال، يمكن لسلالات معينة من Escherichia coli، وهي من أكثر بكتيريا الأمعاء حضورا، أن تنتج الكوليباكتين (colibactin)، الذي يعزز تكوّن كسور في الشريطين المزدوجين للحمض النووي في خلايا ظهارة الأمعاء. ويفاقم الكوليباكتين سرطان القولون والمستقيم في نماذج الفئران، كما يتميز سرطان القولون والمستقيم البشري بتواقيع طفرية مرتبطة بالكوليباكتين، مما يبرهن على دور مباشر لتلف الحمض النووي الذي يسببه ميكروبيوم الأمعاء في تطور سرطان القولون والمستقيم.

الإندوليمينات من M. morganii: ما تم التوصل إليه

بحثا عن جزيئات أخرى مشتقة من الميكروبيوم قد تشارك في تطور سرطان القولون والمستقيم، قيّم باحثو ييل، بقيادة Yiyun Cao، السمية الجينية لأكثر من 100 سلالة من بكتيريا ميكروبيوم الأمعاء معزولة من مرضى التهاب الأمعاء. فبالفعل، يواجه المرضى المصابون بالتهاب الأمعاء منذ فترة طويلة خطرا متزايدا للإصابة بسرطان القولون والمستقيم.

«حددنا بكتيريا متنوعة من الميكروبيوم البشري تسببت نواتج الأيض الجزيئية الصغيرة التي تنتجها في سمية جينية»، كما ورد في صفحات Science على لسان Cao وفريق البحث، مضيفين أن الجزيئات الصغيرة التي تنتجها هذه البكتيريا «حفزت التعبير عن المؤشر γ-H2AX الخاص بكسور الشريطين المزدوجين (DSB) وأدت إلى توقف دورة الخلية في الخلايا الظهارية». غير أن التلف الذي أحدثته هذه الجزيئات كان مختلفا عن التلف الذي يسببه الكوليباكتين؛ وفضلا عن ذلك، لم تكن هذه البكتيريا قادرة على تخليق الكوليباكتين ولا أي سموم جينية أخرى معروفة سابقا.

ومن بين البكتيريا التي جرى تحديدها M. morganii، التي تكثر لدى مرضى التهاب الأمعاء ومرضى سرطان القولون والمستقيم على حد سواء. وبيّن Cao وفريق البحث أنها تنتج الإندوليمينات، وهي جزيئات صغيرة قادرة على إحداث تلف في الحمض النووي. كما حددوا جينا (aat، أسبارتات أمينوترانسفيراز) ضروريا لتخليق الإندوليمينات، وأثبتوا أن الجين aat الطافر يعطل تخليق الإندوليمينات والسمية الجينية لبكتيريا M. morganii. وفي نماذج الفئران، «مقارنة بالطفرة غير المنتجة للإندوليمينات، تسببت بكتيريا M. morganii من النمط البري في زيادة نفاذية الأمعاء [المرتبطة بسرطان القولون والمستقيم] وحفزت تواقيع نسخية مرتبطة بتضاعف غير طبيعي للحمض النووي وبتكاثر خلايا ظهارة الأمعاء»، و«تسببت بكتيريا M. morganii المنتجة للإندوليمينات في زيادة عبء الأورام في القولون».

ميكروبيوم الأمعاء وعدم الاستقرار الجينومي

«تبيّن هذه الدراسات وجود عالم لم يُدرَس من قبل من الجزيئات الصغيرة ذات السمية الجينية التي مصدرها الميكروبيوم، وقد تؤثر في بيولوجيا العائل في حالتي التوازن الداخلي والمرض»، بحسب خلاصة المؤلفين. «تضيف هذه النتائج دليلا إلى الصلة بين تركيبة ميكروبيوم الأمعاء وخطر الإصابة بسرطان القولون والمستقيم»، بحسب تعليق Silvia Soligon (PhD)، في اختصاص التغذية وخبرة الميكروبيوم، وفي منصب المستشار العلمي لدى Bioscience Institute. «وعلاوة على ذلك، تسلط الضوء على دور ميكروبيوم الأمعاء في تعزيز تلف الحمض النووي، وبالتالي عامل الخطر الأول المحرك للسرطان، أي عدم الاستقرار الجينومي».

يتطور عدم الاستقرار الجينومي على مدى فترة تتراوح بين سنوات وعقود، تعززه خلالها عوامل أخرى، منها اختلال توازن ميكروبيوم الأمعاء، أو تُبقي عليه، مما يهيئ بيئة مجهرية مواتية لتطور السرطان. «وخلال هذه المرحلة، المسماة المرحلة البادرية للسرطان، يمكننا أن نفعل الكثير لمواجهة تطور السرطان»، بحسب Soligon. «ومن ذلك أنه يمكننا تعزيز تركيبة صحية لميكروبيوم الأمعاء من خلال التأثير في عدة عوامل قابلة للتدخل في نمط الحياة، مثل نظامنا الغذائي ونشاطنا البدني. وإضافة إلى ذلك، تشير الدراسات السريرية إلى أن بعض المرضى المختارين يمكن أن يخضعوا لعلاجات دوائية للحد من الخطر. فعلى سبيل المثال، في حالة سرطان القولون والمستقيم، يمكن للأشخاص المصابين بمتلازمة لينش أن يستفيدوا من العلاج بالأسبرين».

كيفية تحليل ميكروبيوم الأمعاء

يمكن اليوم تحليل ميكروبيوم الأمعاء بسهولة بفضل مقاربات قائمة على تسلسل الجيل التالي (NGS) لا تتطلب سوى عينة براز بسيطة. وMICROBALANCE هو حل Bioscience Institute الموجه لهذا الغرض. ويمكن دمجه مع تحليل عدم الاستقرار الجينومي عبر HELIXBALANCE ومع تحليل عوامل أخرى محركة للسرطان (الالتهاب المزمن منخفض الدرجة واختلال التوازن المناعي) بفضل HELIXAFE، برنامج Bioscience Institute لاعتراض محركات السرطان.

لمزيد من المعلومات، يرجى زيارة موقعنا أو التواصل معنا على info@bioinst.com. وسيجيب علماء الأحياء لدينا عن سؤالك دون أي التزام من جانبك.

المراجع

• Burn J et al. استخدام الأسبرين للحد من خطر السرطان في سرطان القولون والمستقيم الوراثي (متلازمة لينش)، متابعة لمدة 10 سنوات وبيانات 20 عاما من السجلات في دراسة CAPP2: تجربة عشوائية مزدوجة التعمية مضبوطة بالدواء الوهمي. Lancet. 2020 Jun 13;395(10240):1855-1863. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30366-4
• Cao Y et al. الميكروبيوم المتعايش لدى مرضى التهاب الأمعاء ينتج نواتج أيض ذات سمية جينية. Science. 2022 Oct 28;378(6618):eabm3233. doi: 10.1126/science.abm3233
• Genua F et al. دور اختلال وظيفة حاجز الأمعاء واختلال توازن الميكروبيوم في تطور سرطان القولون والمستقيم. Front Oncol. 2021; 11: 626349. doi: 10.3389/fonc.2021.626349
• Giuffrida E et al. خطر الإصابة بسرطان القولون والمستقيم في مرض التهاب الأمعاء: استراتيجيات الحد من الخطر والمتابعة بحسب عوامل الخطر. Clinical Management Issues, [S.l.], v. 15, n. 1, feb. 2021. doi: 10.7175/cmi.v15i1.1464