Исследование бактериальных внеклеточных везикул кишечной микробиоты при солидных новообразованиях

14.04.2025

Бактериальные внеклеточные везикулы (БВВ) или экзосомы представляют собой мембранные структуры бактериального происхождения, в которых заключены специфические для бактерии липополисахариды, пептидогликаны, нуклеиновые кислоты и некоторые другие низкомолекулярные метаболиты. Почти все бактерии в составе микробиоты человека образуют собственные БВВ для поддержания «чувства кворума» – сложного процесса коммуникации между бактериальными клетками, регулирующего экспрессию их генов в ответ на изменение плотности микроорганизмов в популяции. Однако БВВ способны также влиять на клетки организма человека, в том числе за пределами ареала обитания микроорганизмов, преодолевая физиологические барьеры (например, кишечный эпителиальный барьер, гематоэнцефалический и плацентарный барьеры). Недавно было высказано предположение о том, что бактериальные внеклеточные везикулы играют определенную роль в развитии злокачественных новообразований различной этиологии и локализации.

В исследовании «случай — контроль» которое проводилось в 5 университетских клиниках Финляндии, были проанализированы особенности состава БВВ и кишечной микробиоты и у пациентов с локально ограниченными (солидными) злокачественными новообразованиями. В исследование были включены 19 здоровых участников контрольной группы (средний возраст пациентов 64,8 ± 10,5 лет) и 28 пациентов (средний возраст пациентов 64,1 ± 9,5 лет) с солидными новообразованиями кожи (злокачественные меланомы, плоскоклеточные карциномы головы и шеи), почек (почечноклеточные карциномы), легкого (немелкоклеточные новообразования легких) и уретры (уротелиальные карциномы).  У всех испытуемых оценивался состав белков и нуклеиновых кислот в извлеченных из образцов кала БВВ (с помощью масс-спектрометрии и секвенирования 16S рРНК), а также состав кишечной микробиоты в образцах кала (также с помощью секвенирования гена 16S рРНК).

Согласно результатам проведенного исследования было установлено:

• В БВВ пациентов с солидными опухолями обнаруживались нуклеиновые кислоты (рРНК) представителей родов Bacteroides (27.4%), Alistipes (14.9%), Izemoplasmatales (3.4%), Rhodococcus (6.4%), а у испытуемых здоровой группы - Streptococcus (9.5%), Prevotella (4.6%), Staphylococcus (5.3%).
• При исследовании образцов кала у пациентов с опухолями чаще встречались представители родов Bacteroides (36,9%), Alistipes (9,6%) и Paraprevotella (3,2%), в то время как у здоровых людей - Fecalibacterium (7,3%) и Sutterella (3,6%).
• Были выявлены статистически значимые различия бета-разнообразия (индекс различия Брея-Кертиса) состава нуклеиновых кислот и белков в БВВ между пациентами с солидными новообразованиями и контрольной группой. При этом достоверных различий альфа- и бета-разнообразия состава кишечной микробиоты между испытуемыми группами не было выявлено.
• В составе БВВ у пациентов с солидными образованиями преобладали белки, ответственные за опухолевую трансформацию тканей (например, разобщающие процессы нуклеотидного связывания и снижающие оксидоредуктазную активность в клетках), по сравнению с группой контроля.
• Применение анализа с помощью искусственного интеллекта (машинное обучение методом «Random forest») более точно прогнозировало наличие солидных новообразований при анализе состава БВВ (100%), но не при анализе состава кишечной микробиоты (93%).

Таким образом, было показано, что оценка микробного протеома и метаболома с помощью анализа БВВ может быть перспективным подходом для диагностики солидных новообразований. Примечательно то, что анализ состава бактериальных внеклеточных везикул оказался более информативным методом диагностики солидных новообразований, чем оценка состава кишечной микробиоты, особенно в условиях машинного обучения.  Однако необходимы дальнейшие исследования, которые позволили бы не только выявить ключевые компоненты ВББ, участвующие в развитии солидных новообразований, но и понять их роль в патогенезе данных заболеваний.

Источник: Surbhi Mishra, Mysore Vishakantegowda Tejesvi, Jenni Hekkala, Jenni Turunen, Niyati Kandikanti, Anna Kaisanlahti,Marko Suokas, Sirpa Leppä, Pia Vihinen, Hanne Kuitunen, Kaisa Sunela, Jussi Koivunen , Arja Jukkola, Ilja Kalashnikov, Päivi Auvinen, Okko-Sakari Kääriäinen, T. Peñate Medina , O. Peñate Medina, Juha Saarnio, Sanna Meriläinen, Tero Rautio, Raila Aro, Reetta Häivälä, Juho Suojanen, Mikael Laine, Pande Putu Erawijattari, Leo Lahti, Peeter Karihtala, Terhi S. Ruuska, Justus Reunanen.Gut microbiome-derived bacterial extracellular vesicles in patients with solid tumours. Journal of Advanced Research. 2025 Feb Volume 68, 375-386, ISSN 2090-1232 https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.03.003

Ульянин Анатолий Игоревич

Кихасурова Патимат Магомедовна

____________