Una variedad diversa de bacterias viven en la boca humana como parte de un ecosistema vital conocido como el microbioma oral. Los investigadores del Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia (Virginia Tech) han descubierto que una de estas bacterias comunes del microbioma oral puede salir de la boca y potencialmente causar la propagación de las células cancerosas existentes en otras partes del cuerpo. Se cree que estas bacterias viajan predominantemente a través de la sangre a diferentes sitios del cuerpo donde están asociadas con infecciones graves del cerebro, el hígado y el corazón; parto prematuro en mujeres embarazadas, y están presentes en niveles altos en tumores de colon. La mala higiene bucal podría hacer que las bacterias migren a otras partes del cuerpo donde existen cánceres. Además, hay evidencia de un vínculo entre la enfermedad grave de las encías y el cáncer colorrectal. 'El descubrimiento de nuestro equipo muestra que la infección con estas bacterias inicia la migración de las células cancerosas --asegura Daniel Slade, profesor asistente en el Departamento de Bioquímica de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida, e investigador afiliado en el Instituto de Ciencias de la Vida Fralin--. Esta es información vital porque el 90 por ciento de las muertes relacionadas con el cáncer son el resultado de tumores que han hecho metástasis a otra parte del cuerpo'. Estos hallazgos se publicaron este martes como portada en de la revista 'Science Signaling', de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia. Desde 2012, múltiples estudios han demostrado que la bacteria 'Fusobacterium nucleatum' invade directamente los tumores de colon, pero había dudas sobre cómo contribuye al cáncer. Un estudio de 2017 mostró que cuando los tumores de colon humano que contienen 'F. nucleatum' se colocan en un ratón, las células cancerosas que contienen bacterias vivas se desprendían y se volvía a unir en el hígado, proporcionando la primera evidencia de que 'F. nucleatum' podría estar directamente involucrado en la propagación de células cancerosas en todo el cuerpo. Para abordar el potencial de la metástasis conductora de 'F. nucleatum', los investigadores de Virginia Tech se plantearon cómo responden las células humanas cuando las células de cáncer de colon están infectadas con 'F. nucleatum'. Sus hallazgos proporcionan ahora una comprensión más profunda del papel crítico que las bacterias pueden jugar en el cáncer. La naturaleza relativamente benigna de 'F. nucleatum' inicialmente intrigó a Slade y su equipo de investigadores. A primera vista, parece bastante poco notable y vive en armonía con otras bacterias debajo de las encías en el microbioma oral. Pero, a pesar de su papel como una bacteria común en la boca, las correlaciones con el cáncer de colon eran demasiado fuertes para ignorarlas.

Propagación de las células cancerosas

'Dan me convenció de que esta bacteria era una dirección de investigación viable como una bacteria que podía influir directamente en el comportamiento de las células cancerosas', recuerda Scott Verbridge, miembro del equipo, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica y Mecánica de Virginia Tech en el Facultad de Ingeniería e investigador principal del Laboratorio de Ecología Integrativa de Tumores. Según Slade y su equipo, no hay evidencia de que esta bacteria esté iniciando directamente el cáncer. Además, tampoco parece estar liberando moléculas que están causando la migración de las células cancerosas. Pero 'F. nucleatum' se adhiere e incluso entra en las células cancerosas utilizando la proteína Fap2, que se acopla con azúcares sobrerrepresentadas en la superficie de las células cancerosas. Esto a su vez hace que las células cancerosas liberen dos proteínas conocidas como IL-8 y CXCL1, que son miembros de la familia de proteínas de citocinas que desempeñan funciones críticas en la activación del sistema inmune contra las infecciones. Sorprendentemente, la combinación de citoquinas de IL-8 y CXCL1 se demostró previamente en múltiples estudios para inducir la propagación de las células cancerosas. Sin embargo, Slade y su equipo creen que este es el primer ejemplo de una bacteria asociada a un tumor que produce esta combinación distinta de citocinas. Estas citocinas liberadas por una célula infectada pueden responder a la misma célula o esas señales pueden enviarse a otras células cancerosas, células inmunes y otros tipos de células que rodean un tumor. En esencia, una célula infectada podría estar afectando a múltiples células vecinas, por lo que no tiene que haber una infección generalizada dentro de un tumor para que influya en un área circundante grande. Además de IL-8 y CXCL1 que contribuyen a la migración celular o metástasis, también son potentes atrayentes de las células inmunes, que pueden provocar inflamación, un sello distintivo del cáncer. La atracción y posterior infección de las células inmunes conocidas como neutrófilos y macrófagos por 'F. nucleatum' podría a su vez dar lugar a la liberación de proteínas pro-cancerosas adicionales, que Slade y sus colegas muestran en este trabajo. Un contribuyente clave para el equipo en la comprensión de las interacciones de 'F. nucleatum' con células inmunes fue Liwu Li, profesor en el Departamento de Ciencias Biológicas e investigador afiliado en el Instituto de Ciencias de la Vida Fralin. El objetivo a largo plazo de Slade y su equipo es avanzar en el tratamiento del cáncer abordando el papel que juegan las bacterias en la enfermedad, que podría ser una pieza crítica que falta en el rompecabezas. Encontrar proteínas humanas pro-metastásicas que son liberadas por las células cancerosas en infecciones bacterianas ha abierto la puerta para futuras investigaciones. Estos resultados proporcionan una idea sobre el bloqueo potencial de la secreción de citocinas para combatir la metástasis inducida por bacterias. Esta es una alternativa atractiva al uso de antibióticos para matar la 'F. nucleatum', que también podría eliminar las bacterias beneficiosas. 'Necesitamos saber si hay otras bacterias importantes que podrían estar trabajando en sinergia con 'F. nucleatum' para conducir el cáncer. Necesitamos entender el papel fisiológico de estas bacterias, ya que no podemos simplemente eliminarlas del cuerpo porque los necesitamos para algunas situaciones. A menudo, se necesitan bacterias para que la quimioterapia sea completamente efectiva', recuerda Verbridge. 'También creo que es interesante preguntar si las bacterias están causando esta migración celular como una forma de moverse en el cuerpo humano. Podría haber una ventaja selectiva para cualquier agente infeccioso, un virus o una bacteria, que podría entrar en el huésped celular y migrar', apunta Verbridge. Esto podría ser particularmente importante para 'F. nucleatum', ya que se clasifica como una bacteria no móvil. Juntos, estos resultados proporcionan una comprensión más profunda de cómo las bacterias influyen en el cáncer. Si bien se demostró que este proceso ocurre con las células de cáncer colorrectal, el equipo está explorando si el mismo proceso está influyendo en otros tipos de cáncer, incluido el cáncer de páncreas, el de mama y el carcinoma oral de células escamosas de la boca.