Integrated Bioinformatics Approach Identifies Shared Hub Genes and Pathways Underlying Probiotic Responses in Colorectal Cancer

Il tumore del colon-retto è una malattia grave in cui cellule anormali crescono in modo incontrollato nel colon o nel retto, formando infine dei tumori. Sebbene i medici abbiano molti modi per trattarlo, come la chirurgia e la chemioterapia, questi metodi possono essere duri per il corpo e non sempre funzionano per tutti. Per questo motivo, gli scienziati stanno cercando modi più delicati per aiutare, inclusi l'uso di probiotici. Questi sono i batteri benefici che si trovano spesso nello yogurt e in altri alimenti fermentati che vivono nel nostro intestino. Per anni, i ricercatori hanno sospettato che questi batteri utili potessero fare molto più che aiutare la digestione; potrebbero anche aiutare a combattere il cancro cambiando il modo in cui le cellule si comportano. Tuttavia, mancava un pezzo del puzzle. Sebbene diversi tipi di probiotici avessero mostrato promesse in vari studi, gli scienziati non sapevano se stessero tutti agendo attraverso gli stessi interruttori interni del corpo o se ognuno utilizzasse un metodo completamente diverso.

Un nuovo studio si è posto l'obiettivo di risolvere questo mistero osservando le istruzioni genetiche all'interno delle cellule cancerose. I ricercatori si sono concentrati su due diversi tipi di probiotici: uno noto come Bacillus subtilis e un altro chiamato Propionibacterium freudenreichii. Questi batteri sono molto diversi tra loro, proprio come una bicicletta e una motocicletta sono entrambi veicoli ma operano in modi distinti. Il team voleva vedere se, nonostante le loro differenze, questi due batteri innescassero gli stessi cambiamenti nei geni delle cellule del cancro del colon-retto. Per farlo, non hanno coltivato nuovi batteri in laboratorio. Invece, hanno utilizzato un potente approccio informatico per analizzare dati esistenti da due esperimenti scientifici separati che erano già stati pubblicati. Hanno combinato le informazioni genetiche da entrambi gli studi per trovare i fili comuni che apparivano quando le cellule cancerose venivano esposte a ciascuno di questi probiotici.

I ricercatori hanno trovato un modello chiaro. Quando hanno confrontato i cambiamenti genetici causati dai due diversi batteri, hanno scoperto 442 geni specifici che rispondevano a entrambi i trattamenti nello stesso modo. Ciò suggerisce che, anche se i batteri sono diversi, entrambi attivano e disattivano lo stesso set di interruttori genetici per combattere il cancro. Per capire cosa stessero facendo realmente questi 442 geni, gli scienziati li hanno mappati come una mappa cittadina, cercando le intersezioni più importanti. Hanno scoperto che un piccolo gruppo di geni agiva come hub principali, collegandosi a molti altri. I geni più connessi includevano quelli coinvolti nell'infiammazione, nella morte cellulare e in come la cellula gestisce lo stress.

Lo studio ha rivelato che questi probiotici sembrano agire colpendo tre aree principali all'interno delle cellule cancerose. Primo, influenzano l'infiammazione. La difesa naturale del corpo contro le infezioni spesso comporta l'infiammazione, ma nel cancro questo può talvolta aiutare la crescita del tumore. I dati hanno mostrato che i probiotici probabilmente calmano specifici segnali infiammatori, in particolare quelli guidati da una molecola chiamata TNF e da una via nota come NF-kappa B. Secondo, i batteri sembrano innescare il programma di morte della cellula stessa. In un corpo sano, le cellule danneggiate o pericolose ricevono l'ordine di autodistruggersi, ma le cellule cancerose spesso ignorano questo ordine. L'analisi ha suggerito che i probiotici aiutano a riavviare questo processo, costringendo le cellule cancerose a morire. Terzo, lo studio ha evidenziato un sistema che la cellula usa per gestire lo stress, specificamente come ripiega e ripara le proteine. Quando una cellula è sotto stress, produce proteine di supporto speciali per mantenere tutto il regolare funzionamento. I probiotici sembravano coinvolgere questo sistema di risposta allo stress, che può aiutare la cellula a decidere se sopravvivere o morire.

I ricercatori hanno anche notato che alcuni dei geni influenzati dai probiotici sono gli stessi coinvolti nelle malattie neurodegenerative come l'Alzheimer e il Parkinson. Tuttavia, hanno chiarito che questo non significa che i probiotici stiano trattando queste malattie cerebrali. Invece, sembra che lo stesso macchinario che la cellula usa per gestire lo stress proteico e l'energia sia condiviso tra le cellule cancerose e le cellule colpite da quelle condizioni cerebrali. I probiotici stanno probabilmente colpendo questo macchinario condiviso, che peraltro è critico per la sopravvivenza delle cellule cancerose. Lo studio ha identificato diversi geni chiave, tra cui MYC, TNF e ATF3, come protagonisti centrali in questo processo. Questi geni agiscono come i controllori principali che i probiotici sembrano influenzare.

Questo lavoro fornisce un quadro più chiaro di come i probiotici possano aiutare a combattere il tumore del colon-retto. Suggerisce che diversi batteri benefici possano convergere su un set condiviso di bersagli all'interno della cellula, piuttosto che ognuno utilizzare un metodo unico e isolato. Identificando questi geni e vie specifiche, lo studio offre una lista di potenziali bersagli per futuri medicinali. Sebbene questa ricerca si basi sull'analisi computerizzata di dati esistenti e non su nuovi studi clinici con pazienti, essa pone una solida base per la comprensenza del meccanismo. Indica un futuro in cui i medici potrebbero essere in grado di progettare trattamenti che colpiscano specificamente questi hub genetici condivisi, rendendo potenzialmente le terapie probiotiche più efficaci o portando a nuovi farmaci che imitano gli effetti benefici di questi batteri. Le scoperte confermano che i batteri intestinali e le cellule del colon sono in costante comunicazione e che, comprendendo il linguaggio che parlano, gli scienziati possono trovare nuovi modi per fermare il cancro sul nascere.