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

Darmkanker is een ernstige ziekte waarbij abnormale cellen ongecontroleerd groeien in de dikke darm of het rectum, wat uiteindelijk leidt tot de vorming van tumoren. Hoewel artsen veel manieren hebben om het te behandか, zoals chirurgie en chemotherapie, kunnen deze methoden zwaar zijn voor het lichaam en werken ze niet altijd voor iedereen. Daarom zoeken wetenschappers naar mildere manieren om te helpen, waaronder het gebruik van probiotica. Dit zijn de gunstige bacteriën die vaak in yoghurt en andere gefermenteerde voedingsmiddelen te vinden zijn en in onze darmen leven. Jarenlang hebben onderzoekers vermoed dat deze nuttige bacteriën meer doen dan alleen de spijsvertering ondersteunen; ze zouden ook kanker kunnen bestrijden door de manier waarop cellen zich gedragen te veranderen. Er was echter een ontbrekend puzzelstukje. Hoewel verschillende soorten probiotica veelbelovend zijn gebleken in diverse studies, wisten wetenschappers niet of ze allemaal via dezelfde interne schakelaars in het lichaam werkten of dat elke soort een volledig andere methode gebruikte.

Een nieuwe studie probeerde dit mysterie op te lossen door naar de genetische instructies binnen kankercellen te kijken. De onderzoekers richtten zich op twee verschillende soorten probiotica: één bekend als Bacillus subtilis en een andere genaamd Propionibacterium freudenreichii. Deze bacteriën zijn erg verschillend van elkaar, vergelijkbaar met hoe een fiets en een motorfiets beide voertuigen zijn maar op een andere manier functioneren. Het team wilde zien of, ondanks hun verschillen, deze twee bacteriën dezelfde veranderingen in de genen van darmkankercellen teweegbrachten. Hiervoor hebben ze geen nieuwe bacteriën in een laboratorium gekweekt. In plaats daarvan gebruikten ze een krachtige computerbenadering om bestaande gegevens te analysen uit twee afzonderlijke wetenschappelijke experimenten die al eerder waren gepubliceerd. Ze combineerden de genetische informatie uit beide studies om de gemeenschappelijke draden te vinden die zichtbaar werden wanneer kankercellen aan een van deze probiotica werden blootgesteld.

De onderzoekers vonden een duidelijk patroon. Toen ze de genetische veranderingen veroorzaakt door de twee verschillende bacteriën vergeleken, ontdekten ze 442 specifieke genen die op beide behandelingen op dezelfde manier reageerden. Dit suggereert dat, hoewel de bacteriën verschillend zijn, ze beide dezelfde set genetische schakelaars aan- en uitzetten om de kanker te bestrijden. Om te begrijpen wat deze 442 genen daadwerkelijk deden, brachten de wetenschappers ze in kaart als een stadsplattegrond, waarbij ze zochten naar de belangrijkste kruispunten. Ze ontdekten dat een kleine groep genen fungeerde als belangrijke knooppunten die met veel andere genen verbonden waren. De meest verbonden genen betroffen die betrokken bij ontsteking, celsterfte en hoe de cel met stress omgaat.

De studie toonde aan dat deze probiotica lijken te werken door zich op drie belangrijke gebieden binnen de kankercellen te richten. Ten eerste beïnvloeden ze ontstekingen. De natuurlijke afweer van het lichaam tegen infecties omvat vaak ontsteking, maar bij kanker kan dit soms de groei van de tumor juist helpen. De gegevens toonden aan dat de probiotica waarschijnlijk specifieke ontstekingssignalen kalmeren, met name die worden gedreven door een molecuul genaamd TNF en een route die bekend staat als NF-kappa B. Ten tweede lijken de bacteriën het eigen sterfprogramma van de cel te triggeren. In een gezond lichaam krijgen beschadigde of gevaarlijke cellen het bevel om zichzelf te vernietigen, maar kankercellen negeren dit bevel vaak. De analyse suggereerde dat de probiotica helpen dit proces te herstarten, waardoor de kankercellen gedwongen worden te sterven. Ten derde benadrukte de studie een systeem dat de cel gebruikt om stress te beheersen, specifiek hoe het eiwitten vouwt en herstelt. Wanneer een cel onder stress staat, produceert deze speciale hulp-eiwitten om alles soepel te laten verlopen. De probiotica leken dit stress-responssysteem te activeren, wat de cel kan helpen beslissen of hij overleeft of sterft.

De onderzoekers merkten ook op dat sommige van de genen die door de probiotica worden beïnvloed, dezelfde zijn als de genen die betrokken zijn bij neurodegeneratieve ziekten zoals Alzheimer en Parkinson. Ze verduidelijkten echter dat dit niet betekent dat de probiotica die hersenziekten behandelen. In plaats daarvan lijkt het erop dat dezelfde machinerie die de cel gebruikt om eiwitstress en energie te beheren, gedeeld wordt tussen kankercellen en de cellen die worden aangetast door die hersenaandoeningen. De probiotica richten zich waarschijnlijk op deze gedeelde machinerie, die toevallig cruciaal is voor het overleven van kankercellen. De studie identificeerde verschillende sleutelgenen, waaronder MYC, TNF en ATF3, als centrale spelers in dit proces. Deze genen fungeren als de belangrijkste controllers die de probiotica lijken te beïnvloeden.

Dit werk geeft een duidelijker beeld van hoe probiotica kunnen helpen bij het bestrijden van darmkanker. Het suggereert dat verschillende gunstige bacteriën samenkomen op een gedeelde set doelwitten binnen de cel, in plaats van dat elke soort een unieke, geïsoleerde methode gebruikt. Door deze specifieke genen en routes te identificeren, biedt de studie een lijst met potentiële doelwitten voor toekomstige medicijnen. Hoewel dit onderzoek gebaseerd is op een computeranalyse van bestaande gegevens en niet op nieuwe klinische studies met patiënten, legt het een sterk fundament voor het begrijpen van het mechanisme. Het wijst naar een toekomst waarin artsen behandelingen kunnen ontwerpen die specifiek gericht zijn op deze gedeelde genetische knooppunten, wat de probiotische therapieën potentieel effectiever kan maken of kan leiden tot nieuwe medicijnen die de gunstige effecten van deze bacteriën nabootsen. De bevindingen bevestigen dat de darmbacteriën en de cellen van de dikke darm voortdurend met elkaar communiceren, en dat door de taal die zij spreken te begrijpen, wetenschappers nieuwe manieren kunnen vinden om kanker in de kiem te smoren.