Le microbiote associé aux tumeurs est un composant important du microenvironnement tumoral (TME) dans 33 types de cancers humains. Cependant, peu de preuves sont disponibles concernant la distribution spatiale et la localisation de ces microbes dans les cellules tumorales.
Pour combler cette lacune dans la recherche, une récente La nature Une étude de journal a évalué les interactions spatiales, cellulaires et moléculaires hôte-microbe dans le carcinome épidermoïde oral (CCSO) et le cancer colorectal (CRC). Dans cette étude, les scientifiques ont cartographié les interactions cellulaires, spatiales et moléculaires hôte-bactérie au sein du TME en utilisant le séquençage d’ARN unicellulaire (scRNA-seq) et sur place technologies de profilage spatial.
Étude : Effet du microbiote intratumoral sur l’hétérogénéité spatiale et cellulaire dans le cancer. Crédit d’image : jovan vitanovski / Shutterstock
Arrière plan
Typiquement, les tumeurs des patients cancéreux comprennent des cellules malignes entourées d’un réseau composé de cellules non malignes. Ces cellules pourraient présenter des effets pro- ou anti-tumorigènes en fonction de leur abondance et de leur type. Tous les deux in vitro et in vivo des expériences ont indiqué la présence de bactéries dans le microbiote associé aux tumeurs, qui jouent un rôle important dans le développement du cancer, l’immunosurveillance, les métastases et la chimiorésistance. L’analyse moléculaire et les données de bioimagerie ont également montré l’existence d’un microbiote intratumoral dans les principaux types de cancer.
Il y a un manque de preuves concernant l’identité spécifique des cellules hôtes par lesquelles les microbes associés aux tumeurs interagissent avec les cellules tumorales des patients cancéreux. De plus, peu de preuves ont été documentées concernant l’identification de cellules spécifiques qui abritent des organismes. L’effet d’interactions cellulaires hôte-microbiennes précises et de la distribution spatiale du microbiote intratumoral sur leurs capacités fonctionnelles au sein du TME n’est pas apparent.
À propos de l’étude
Le séquençage du gène ARNr 16S des tissus tumoraux de patients atteints de CCR a indiqué la présence de diverses bactéries, notamment Fusobactérie. L’abondance de cette bactérie différait entre les patients atteints de CCR. L’analyse du dendrogramme et l’analyse en composantes principales avec regroupement de la diversité bêta ont indiqué que la majorité des patients atteints de cancer avaient des compositions de microbiome relativement stables. Néanmoins, la plupart des patients présentaient divers degrés d’hétérogénéité dans la composition du microbiome intratumoral.
Le RNAscope–fluorescence sur place L’imagerie par hybridation (RNAscope-FISH) a confirmé la distribution spatiale hétérogène des communautés bactériennes dans le TME. Les données basées sur RNAscope-FISH ont montré la présence de Fusobactérie nucléatumqui a été validée par une analyse du microbiome et une technique de PCR quantitative.
La transcriptomique spatiale 10x Visium a également été utilisée pour détecter et analyser la distribution spatiale du microbiote intratumoral des échantillons de CRC et d’OSCC. Cette approche a identifié 28 % des points capturés dans les tumeurs OSCC et 46 % des tumeurs CRC.
uncoloration à l’hématoxyline et à l’éosine (H&E) (à gauche), distribution spatiale des lectures bactériennes totales (au centre) et des transcrits UMI totaux (à droite) dans tout le tissu tumoral dans les diapositives de capture Visium 10x d’échantillons OSCC et CRC humains. bDiagramme circulaire des 10 genres bactériens les plus dominants détectés dans les données de séquençage d’ARN Visium 10x provenant des tumeurs OSCC et CRC. c, Imagerie RNAscope-FISH montrant la distribution des bactéries à travers le tissu tumoral dans une diapositive séquentielle suivant la section Visium 10x. La sonde F. nucleatum est rouge et la sonde eubactérienne est cyan. Barres d’échelle, 1 mm. réDistribution spatiale des UMI de Parvimonas, Peptoniphilus et Fusobacterium détectés dans les données d’échantillon Visium OSCC 10x. eDistribution spatiale des UMI de Fusobacterium, Bacteroides et Leptotrichia détectées dans les données d’échantillon Visium CRC 10x.
Dans la tumeur OSCC, Parvimonas, Peptoniphiluset Fusobactérie se sont révélées être les souches dominantes, alors que Fusobactérie et Bacteroides étaient des genres dominants dans la tumeur CRC.
La technique de transcriptomique spatiale 10x Visium a permis la détection directe, la quantification et la cartographie spatiale des bactéries viables dans les tissus tumoraux intacts des patients cancéreux. Il a en outre indiqué la complexité des interactions intratumorales du microbiote à travers les tissus tumoraux.
La plateforme de profilage spatial numérique (DSP) GeoMx a permis de quantifier le profil d’expression de 77 protéines liées à la progression du cancer et à l’immunité anti-tumorale. Cette technique, combinée au RNAscope et à l’approche d’immunohistochimie (IHC), a indiqué que les communautés bactériennes peuplent des microniches hautement immunosuppressives et peu vascularisées. De plus, les souches bactériennes sont susceptibles d’habiter les cellules malignes avec des niveaux réduits de Ki-67.
La technique INVADEseq (séquençage de l’expression dirigée par l’invasion) a été développée pour évaluer l’interaction bactérie-hôte cellule à cellule au sein du TME et l’effet sur la transcriptomique de la cellule hôte. Cette technique est associée à l’introduction d’une amorce pour cibler les régions conservées de l’ARNr 16S bactérien. Par la suite, des bibliothèques d’ADNc avec des transcrits bactériens provenant des cellules humaines associées aux bactéries peuvent être produites. L’un des aspects cruciaux de cette méthode est que l’introduction de l’amorce n’affecte pas le profil d’expression génique des cellules CRC humaines.
La technique INVADEseq a été validée en utilisant la lignée cellulaire humaine CRC HCT116 qui a été infectée par des espèces bactériennes, à savoir, F. nucléatum, Porphyromonas gingivaliset Prevotella intermédia. Il a permis la cartographie des populations bactériennes dans des cellules humaines individuelles. Fait important, INVADEseq a confirmé le rôle de F. nucléatum et P gingivale affectant l’hétérogénéité des cellules cancéreuses. Ces souches bactériennes modifient des programmes de transcription distincts qui facilitent le regroupement cellulaire spécifique. L’altération des voies transcriptionnelles est également associée à la manifestation de l’inflammation, de la dormance cellulaire, des métastases et de la réparation de l’ADN.
conclusion
La présente étude a révélé que les cellules cancéreuses infectées par des bactéries affectent leur environnement comme une seule cellule, qui emploie ensuite des cellules myéloïdes sur le territoire bactérien. Notamment, le microbiome dans la tumeur s’est avéré ne pas être un phénomène aléatoire. Au lieu de cela, il a été déclaré que la présence de bactéries dans une tumeur est un processus hautement organisé dans des microniches avec des fonctions cellulaires immunitaires et épithéliales qui influencent la progression du cancer.
Même si l’étude actuelle s’est concentrée sur deux types de cancer, les outils et techniques pourraient être utilisés pour étudier tous les principaux types de cancer et ceux contenant un microbiote intratumoral.
