Microbiologie in hapklare porties
Jouw lichaam’s Timberland: Microbiële ecologie tegen kanker
Stel je een bos voor. Bomen, struiken, vogels, zoogdieren, insecten, microben – allemaal verschillende soorten die met elkaar interageren en concurreren, van de boomtoppen tot de grond. Dit is wat wetenschappers een “ecosysteem” noemen. Woestijnen, oceanen en meren zijn enkele andere voorbeelden. Maar wist je dat jouw lichaam ook een ecosysteem is? Gemeenschappen bestaande uit biljoenen microben leven binnenin en op het oppervlak van het menselijk lichaam. Deze bacteriën, schimmels en virussen worden het “menselijk microbioom” genoemd. Het microbioom van elke persoon is volledig uniek, als een vingerafdruk. Het speelt een belangrijke rol in de menselijke gezondheid, waardoor het een aantrekkelijk doelwit is voor wetenschappelijk onderzoek.
De structuur van deze gemeenschappen kan op dezelfde manier worden beschreven als terrestrische ecosystemen. Rijkdom is een maat voor het aantal verschillende aanwezige soorten. Diversiteit is een maat voor rijkdom gecombineerd met gelijkmatigheid. Meting van variëteit houdt rekening met niet alleen het aantal aanwezige soorten, maar ook hoe gelijkmatig ze zijn verdeeld.
Met dit in gedachten hebben onderzoekers aan de Universiteit van Michigan recentelijk veranderingen in het orale microbioom van patiënten die behandeling ondergaan voor plaveiselcelcarcinoom van de mond (OSCC) bestudeerd. OSCC is het meest voorkomende type mondkanker en prevalentie wordt wereldwijd verwacht toe te nemen.
Wat ze deden
Onderzoekers namen speekselmonsters af van OSCC-patiënten op 2 momenten: een keer vóór aanvang van de behandeling (baseline) en een keer 6 maanden na afronding van de behandeling. Deze monsters werden genetisch gesequenced om de samenstelling van het orale microbioom te bepalen. In totaal werden 48 patiënten geanalyseerd: 33 die chemoradiatie ontvingen (een combinatie van zowel chemotherapie als bestraling) en 15 die alleen een operatie ondergingen.
Onderzoekers hebben ook de hoeveelheid DMBT1 gemeten die aanwezig was in de monsters. DMBT1 is een eiwit dat wordt aangetroffen in speeksel en dat een belangrijke rol speelt bij het handhaven van de orale omgeving. Het interageert met andere moleculen en reguleert processen die verband houden met het immuunsysteem.
Dit was het allereerste longitudinale (herhaalde monsters over een bepaalde periode) onderzoek naar het speekselmicrobioom bij OSCC-patiënten. Eerdere studies vergeleken speekselmonsters van OSCC-patiënten met monsters van gezonde controles. Deze onderzoeksopzet maakt het mogelijk dat patiënten als hun eigen controles fungeren – ze worden vergeleken met zichzelf in de loop van de tijd.
Wat ze vonden
In patiënten die alleen een operatie ondergingen, waren er geen significante verschillen in de microbioomstructuur. Bij patiënten die chemoradiatie ondergingen, was er een significant verschil in de microbioomstructuur. Hoewel er geen opvallende verandering was in diversiteit, werd de rijkdom na de behandeling sterk verminderd. Dit betekent dat er minder verschillende soorten bacteriën aanwezig waren in hun speeksel. Op het fylumniveau namen Firmicutes toe terwijl Bacteroidetes afnamen.
Patiënten in de chemoradiatiegroep werden na 6 maanden verder verdeeld in twee groepen: respondenten (kankervrij) of niet-respondenten (kanker kwam terug na de behandeling). Tussen deze groepen waren de soorten bacteriën die aanwezig waren in hun monsters significant verschillend zowel vóór als na de behandeling.
DMBT1-niveaus waren significant verhoogd na behandeling in zowel de chemoradiatie- als de chirurgiegroepen. Dit suggereert dat de aanwezigheid van OSCC leidt tot een afname van DMBT1-niveaus. Om deze theorie verder te testen, voerden onderzoekers een soortgelijk experiment uit op muizen. Volwassen muizen kregen cellen ingespoten die ervoor zorgden dat ze een kanker ontwikkelden die vergelijkbaar was met OSCC. Hun speeksel werd afgenomen en DMBT1 werd gemeten. Ook werd het speeksel van gezonde controlemuizen onderzocht. DMBT1-niveaus waren aanzienlijk verminderd bij de muizen met kanker, vergeleken met de controlemuizen. De muizen kregen geen behandeling. Dit resultaat versterkt de theorie dat alleen OSCC leidt tot een afname van DMBT1 in het speeksel.
De onderzoekers ontdekten dat DMBT1-niveaus gerelateerd waren aan veranderingen in het orale microbioom. Op het geslachtsniveau was Leptotrichia meer overvloedig voor de behandeling, en Gemella was meer overvloedig na de behandeling.
Waarom het belangrijk is
Helaas komt OSCC vaak terug, zelfs na behandeling. Herhaalde biopsieën van de mond zijn duur en onaangenaam. Het monitoren van patiënten op terugkeer van kanker door hun speeksel te monsteren, is een aantrekkelijk concept. In de toekomst zouden artsen zelfs deze informatie kunnen gebruiken om behandelingsmogelijkheden te begeleiden. Zou een patiënt beter reageren op een operatie, bestraling, chemotherapie? Of een combinatie van de drie? Het individuele microbioom zou ons het antwoord kunnen geven. Dat kan nog wel even duren, maar dit onderzoek legt de basis voor toekomstig onderzoek.
Het benadrukt ook de overeenkomsten tussen mensen en de omgeving om ons heen. We zijn zowel een soort in een ecosysteem als een ecosysteem op zichzelf. Net zoals de diversiteit aan boomsoorten nuttig kan zijn bij het voorspellen van de reactie van een bos op een milieudisturbantie, heeft de diversiteit van ons microbioom het potentieel om de reactie van ons lichaam op ziekten te helpen voorspellen.
Link to the original post: Medeiros, M.C.d., The, S., Bellile, E. et al. Salivary microbiome changes distinguish response to chemoradiotherapy in patients with oral cancer. Microbiome 11, 268 (2023). https://doi.org/10.1186/s40168-023-01677-w
Featured image: Ryan McWhinnie
Vertaald door: Mira Stas
micro-bites.org 