Wpływ mikrobiomu jelitowego na indukcję przeciwnowotworowej odpowiedzi immunologicznej

Mikrobiota wpływa na stan fizjologiczny organizmu, zwłaszcza procesy metaboliczne, funkcje neurologiczne i poznawcze, hematopoezę, stan zapalny i odporność. Mikrobiota związana z nabłonkiem przewodu pokarmowego wpływa na funkcje i reguluje aktywność układu immunologicznego związanego z barierą jelitową ale oddziaływania te wywierają także działanie systemowe. Ze względu na swoją zdolność do modulowania metabolizmu, stanów zapalnych i odporności, mikroba bierze udział w inicjacji i/lub progresji różnych typów nowotworów, zarówno zlokalizowanych w barierach nabłonkowych, jak i w jałowych tkankach. Pomimo znacznego postępu w terapii nowotworów - a zwłaszcza niedawnych postępów w zakresie immunoterapii - znaczna część chorych na raka nadal nie reaguje na leczenie.
Projekt ten zakłada poznanie sposobu w jaki skład mikrobiota jelit wpływa na skuteczność terapii przeciwnowotworowej, aby ocenić możliwość modulowania mikrobioty dla poprawy skuteczności leczenia i/lub zmniejszenia działań niepożądanych. Coraz więcej dowodów naukowych wskazuje na to, że niejednorodność odpowiedzi na leczenie farmakologiczne i podatność na działanie toksyczne u chorych na raka mogą wynikać z różnic w składzie mikrobiologicznym jelit i jej aktywności metabolicznej między poszczególnymi pacjentami.
Dwie grupy pacjentów zostaną poddane analizie: chorzy na czerniaka (bez możliwości chirurgicznego usunięcia przerzutów) zakwalifikowani do leczenia przeciwciałami anty-PD-1 (pembrolizumab lub nivolumab) oraz pacjenci leczeni genetyczną szczepionką terapeutyczną (AGI- 101H). Stan immunologiczny pacjentów będzie analizowany pod kątem wrodzonej i nabytej odpowiedzi immunologicznej (przeciwnowotworowej) poprzez analizy fenotypowe, transkryptomiczne i analizy funkcjonalne leukocytów krwi obwodowej (PBLC), a także markerów takich jak cytokiny, miRNA, lncRNA obecnych w surowicy. Skład mikrobioty jelit (metataksonomia) będzie poddana analizie poprzez sekwencjonowanie nowej generacji bazujące na sekwencji 16S rDNA (na matrycy DNA izolowanego z kału). W przypadkach pacjentów wykazujących dobrą odpowiedź na terapię anty-PD1 i biorców szczepionki AGI-101H o dużych różnicach w składzie taksonomicznym microbiota (różnorodność β) zostaną przeanalizowane wybrane przypadki poprzez sekwencjonowanie metagenomu jelitowego aby możliwe było odszukanie podobieństw w potencjale metabolicznym. Stan bariery jelitowej będzie analizowany pod kątem szczelności bariery jelitowej (marker przesiąkliwości nabłonka – zonulina), stan zapalny w jelitach (marker kalprotektyna) i poziom sekrecyjnych przeciwciał klasy IgA będą analizowane w kale techniką ELISA. Bakterie przeciwko, którym skierowana jest humoralna odpowiedź immunologiczna będą analizowane z wykorzystaniem immunoprecypitacji sIgA. Metabolity pochodzące z mikrobioty jelit będą analizowane z wykorzystaniem LC-MS w próbkach surowicy, moczu i kału.
Celem jest zbadanie, czy i jak mikrobom jelitowy wpływa na odporność swoistą wobec nowotworów u pacjentów. Zostanie to osiągnięte przez porównanie składu mikrobiota, metabolomu i stanu immunologicznego pacjentów przyjmujących immunoterapie przeciwnowotworowe, którzy reagują i nie reagują na leczenie. Porównanie składu mikrobiota i metabolomu u chorych na czerniaka poddanych różnym metodom immunoterapii powinno wskazywać skład mikrobioty warunkujący/wspomagający skuteczną immunoterapię. Zebrana wiedza na temat mechanizmu działania mikrobiota pomoże nam zrozumieć rolę interakcji środowisko - gospodarz w patogenezie i leczeniu raka. Pomoże to w opracowaniu interwencji dietetycznej umożliwiającej zmianę składu mikrobiota jelit w celu mobilizacji przeciwnowotworowej odpowiedzi immunologicznej i zwiększenia efektywności immunoterapii. Proponowany projekt jest wysoce uzasadniony z punktu widzenia badań podstawowych i oczekiwań społeczno-ekonomicznych. Rak jest nadal nieuleczalny, a ludzie wierzą, że istnieją "naturalne leki przeciwrakowe", ale nasza wiedza jest jak dotąd niewystarczająca.