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In uno studio pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Science, un gruppo di ricercatori dell’Università di Yale (New Haven, Stati Uniti) ha scoperto che il batterio intestinale Morganella morganii produce una classe di composti genotossici, cioè in grado di danneggiare il DNA e, quindi, promuovere l’instabilità genomica. I composti individuati sono le indolimine; l’instabilità genomica è associata allo sviluppo del cancro del colon retto. Gli autori hanno dimostrato la capacità delle indolimine prodotte dal microbioma di indurre danni al DNA e di aumentare, in modelli murini, lo sviluppo di tumori del colon retto.

L’associazione tra cancro del colon retto e microbioma intestinale

Lo sviluppo del cancro del colon retto può essere associato alla composizione del microbioma intestinale. In particolare, specifici ceppi batterici possono influenzare lo sviluppo dei tumori del colon retto producendo piccole molecole, dette genotossine, che danneggiano il DNA, promuovendo così l’instabilità genetica, che è il principale promotore del cancro (cancer driver).

Per esempio, specifici ceppi di Escherichia coli, un comune batterio della flora intestinale, producono la colibactina, che promuove rotture a doppio filamento nel DNA delle cellule dell’epitelio intestinale. La colibactina esacerba il cancro del colon retto in modelli murini; inoltre, le alterazioni tipicamente indotte da questa molecola sono associate a questo tumore nell’essere umano. Ciò dimostra che i danni al DNA indotti dal microbiota intestinale giocano un ruolo diretto nello sviluppo del cancro del colon retto.

La scoperta delle indolimine di M. morganii

Per individuare altre molecole prodotte dal microbiota che fossero potenzialmente coinvolte nello sviluppo del cancro del colon retto, i ricercatori di Yale, guidati da Yijun Cao, hanno valutato la genotossicità di oltre 100 batteri intestinali isolati da pazienti con malattie infiammatorie intestinali. Infatti, le persone con manifestazioni croniche di queste patologie corrono un maggior rischio di cancro del colon retto.

«Abbiamo identificato diversi batteri del microbiota umano che producono piccoli metaboliti che causano genotossicità», spiegano Cao e colleghi sulle pagine di Science, aggiungendo che le piccole molecole prodotte da questi batteri «hanno indotto l’espressione del marcatore di rotture a doppio filamento γ-H2AX e l’arresto del ciclo cellulare nelle cellule epiteliali». Il danno indotto da queste molecole era però diverso rispetto al danno promosso dalla colibactina; inoltre, questi batteri non sapevano sintetizzare altre genotossine già note.

Fra i batteri identificati c’era M. morganii, che è abbondante sia in caso di malattie infiammatorie intestinali, sia in caso di tumore del colon retto. Cao e colleghi hanno scoperto che si tratta di un produttore di indolimine, piccole molecole che danneggiano il DNA. Inoltre hanno identificato un gene (aat, aspartato aminotransferasi) essenziale per la sintesi di indolimine e per la genotossicità di M. morganii. In modelli murini, «rispetto al mutante che non produce indolimine, il M. morganii wild-type [non mutante, ndr] aumentava la permeabilità intestinale [come succede nel tumore del colon retto, ndr] e induceva marcatori trascrizionali associati ad anomalie nella replicazione del DNA e la proliferazione delle cellule epiteliali dell’intestino» e «il M. morganii produttore di indolimine induceva l’aumento dell’impatto dei tumori del colon retto».

Microbioma intestinale e instabilità genomica

«Questi studi svelano l’esistenza di un universo precedentemente inesplorato di piccole molecole genotossiche prodotte dal microbioma che possono influenzare la biologia dell’ospite sia in condizioni di omeostasi, sia nelle malattie», concludono gli autori. «Questi risultati forniscono ulteriori prove del legame tra la composizione del microbioma intestinale e il rischio di cancro del colon retto», commenta Silvia Soligon, PhD in Scienze Genetiche e Biomolecolari, nutrizionista ed esperta di microbioma, consulente di Bioscience Institute. «Inoltre, sottolineano il ruolo del microbioma intestinale nella genesi dei danni al DNA, quindi del principale fattore in grado di promuovere lo sviluppo del cancro: l’instabilità genomica».

L’instabilità genomica si sviluppa in un lasso di tempo variabile da anni a decenni, durante i quali altri fattori, fra cui le disbiosi intestinali, la promuovono o insistono su di essa, creando il microambiente ideale per lo sviluppo dei tumori. «Durante questo periodo, detto fase prodromica del cancro, possiamo fare molto per contrastare lo sviluppo della malattia», spiega Soligon. «Fra le altre cose, possiamo prenderci cura della composizione del nostro microbiota agendo su diversi aspetti del nostro stile di vita, come la nostra alimentazione e i nostri livelli di attività fisica. Studi clinici suggeriscono anche che alcuni pazienti potrebbero trarre benefici da trattamenti chemopreventivi. Per esempio, nel caso del tumore del colon retto, le persone con sindrome di Lynch potrebbero trarre benefici dall’assunzione di aspirina».

Come analizzare il microbioma intestinale

Oggigiorno il microbioma intestinale può essere analizzato facilmente grazie ad approcci di sequenziamento basati sull’innovativo Next-Generation Sequencing, partendo da un semplice campione di feci. MICROBALANCE è la soluzione di Bioscience Institute che ti permette proprio di analizzare il tuo microbioma intestinale. Puoi anche abbinarlo all’analisi dell’instabilità genomica con HELIXBALANCE e all’analisi degli altri cancer driver (l’infiammazione intestinale cronica e gli squilibri del sistema immunitario) grazie a HELIXAFE, il programma di Bioscience Institute dedicato all’intercettazione dei fattori che promuovono lo sviluppo del cancro.

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Bibliografia

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