Колиректальді ісік кезінде колибактин өндіретін E. coli
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Асель Сурдеану
Кафедра биотехнологии и микробиологии, Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева г. Астана, Казахстан.
asel.anjum@yandex.kz
Ботакөз Курентай
Национальная научная лаборатория биотехнологии коллективного пользования, ТОО «Национальный центр биотехнологии», Астана, Казахстан .
bkurentay@mail.ru
Алуа Гусмаулемова
Национальная научная лаборатория биотехнологии коллективного пользования, ТОО «Национальный центр биотехнологии», Астана, Казахстан.
alua.gusmaulemova6@gmail.com
Дина Баянбек
Национальная научная лаборатория биотехнологии коллективного пользования, ТОО «Национальный центр биотехнологии», Астана, Казахстан.
aubakirova.dina28@gmail.com
Гульмира Кулмамбетова
Национальная научная лаборатория биотехнологии коллективного пользования, ТОО «Национальный центр биотехнологии», Астана, Казахстан.
kulmambetova@biocenter.kzАннотация
Колоректальды қатерлі ісік - әлемдегі ең көп таралған қатерлі процестердің бірі және өлім-жітім бойынша екінші орында. Қазақстанда жыл сайын бұл дерттің 3 мың жаңа жағдайы тіркеледі. Бұл аурудың көптеген жағдайлары генетикалық түрде анықталмайды, бірақ сыртқы факторлардың әсерінен өздігінен пайда болады, олардың бірі - патогендік бактериялардың пайдасына ішек микрофлорасының теңгерімсіздігі. Соңғы жылдардағы зерттеулерде тоқ ішек қатерлі ісігінің патогенезіндегі рөлі көбірек дәлелденген осындай патогендердің бірі pks+ E. coli болып табылады. Поликетон синтетаза геномдық аралы цикломодулин тобына жататын генотоксин колибактинді кодтайды, қос тізбекті ДНҚ үзілістерін, хромосомалық аберрацияларды тудыруға және эукариоттық жасуша циклін блоктауға қабілетті. Колибактин өндіретін E. coli штамдары тоқ ішектің шырышты қабатында қабынуға қарсы және прокарциногенді микроортаны құра алады және қожайынның иммундық жауаптарын модуляциялайды. Бұл шолу мақаласы ішек микробиотасының, атап айтқанда pks+ E. coli, тоқ ішек қатерлі ісігінің дамуы мен өршуіндегі рөлін, сондай-ақ осы аурудың алдын алу мен емдеудің ықтимал терапиялық стратегияларын қарастырады.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
##plugins.generic.dates.accepted## 2025-06-27
##plugins.generic.dates.published## 2025-06-29
Библиографиялық сілтемелер
Li S., Liu J., Zheng X., Ren L., Yang Y., Li W., Fu W., Wang J., Du G. Tumorigenic bacteria in colorectal cancer: mechanisms and treatments // Cancer Biol Med. ‒ 2021. ‒ Vol.19(2). ‒ P.147-162. https://doi.org/10.20892/j.issn.2095-3941.2020.0651
Pandey H., Tang D.W.T., Wong S.H., Lal D. Gut Microbiota in Colorectal Cancer: Biological Role and Therapeutic Opportunities // Cancers (Basel). ‒ 2023. ‒ Vol.15(3). ‒ P. 866. https://doi.org/10.3390/cancers15030866.
Corr S.C., Hill C., Gahan C.G. Understanding the mechanisms by which probiotics inhibit gastrointestinal pathogens // Adv Food Nutr Res. ‒ 2009. ‒ Vol. 56. ‒ P. 1-15. https://doi.org/10.1016/S1043-4526(08)00601-3.
Winter S.E., Bäumler A.J. Gut dysbiosis: Ecological causes and causative effects on human disease // Proc Natl Acad Sci U S A. ‒ 2023. ‒ Vol.120(50). ‒ P.e2316579120. https://doi.org/10.1073/pnas.2316579120.
Shreiner A.B., Kao J.Y., Young V.B. The gut microbiome in health and in disease // Curr Opin Gastroenterol. ‒ 2015. ‒ Vol.31(1). ‒ P. 69-75. https://doi.org/10.1016/j.gtc.2016.09.007.
Petersen C., Round J.L. Defining dysbiosis and its influence on host immunity and disease // Cell Microbiol. ‒ 2014. ‒ Vol.16(7). ‒ P. 1024-1033. https://doi.org/10.1111/cmi.12308.
Rosenberg E., Zilber-Rosenberg I. Do microbiotas warm their hosts? // Gut Microbes. ‒ 2016. ‒ Vol.7(4). ‒ P. 283-285. https://doi.org/10.1080/19490976.2016.1182294.
Kim J., Lee H.K. Potential Role of the Gut Microbiome In Colorectal Cancer Progression // Front Immunol. ‒ 2021. ‒ Vol. 12. ‒ P. 807648. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.807648.
Zeng M.Y., Cisalpino D., Varadarajan S., Hellman J., Warren H.S., Cascalho M., Inohara N., Núñez, G. Gut Microbiota-Induced Immunoglobulin G Controls Systemic Infection by Symbiotic Bacteria and Pathogens // Immunity. ‒ 2016. ‒ Vol. 44(3). ‒ P. 647-658. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2016.02.006.
Chattopadhyay I., Dhar R., Pethusamy K., Seethy A., Srivastava T., Sah R., Sharma J., Karmakar S. Exploring the Role of Gut Microbiome in Colon Cancer // Appl Biochem Biotechnol. ‒ 2021. ‒ Vol. 193(6). ‒ P. 1780-1799. https://doi.org/10.1007/s12010-021-03498-9.
De Almeida C.V., de Camargo M.R., Russo E., Amedei A. Role of diet and gut microbiota on colorectal cancer immunomodulation // World J Gastroenterol. ‒ 2019. ‒ Vol. 25(2). ‒ P. 151-162. https://doi.org/10.3748/wjg.v25.i2.151.
Sadeghi M., Mestivier D., Sobhani I. Contribution of pks+ Escherichia coli (E. coli) to Colon Carcinogenesis // Microorganisms. ‒ 2024. ‒ Vol. 12(6). ‒ P. https://doi.org/10.3390/microorganisms12061111.
Martinson J.N.V., Walk S.T. Escherichia coli Residency in the Gut of Healthy Human Adults // EcoSal Plus. ‒ 2020. ‒ Vol. 9(1). ‒ P. https://doi.org/10.1128/ecosalplus.ESP-0003-2020.
Alteri C.J., Mobley H.L. Escherichia coli physiology and metabolism dictates adaptation to diverse host microenvironments // Curr Opin Microbiol. ‒ 2012. ‒ Vol. 15(1). ‒ P. 3-9. https://doi.org/10.1016/j.mib.2011.12.004.
Clay S.L., Fonseca-Pereira D., Garrett W.S. Colorectal cancer: the facts in the case of the microbiota // J Clin Invest. ‒ 2022. ‒ Vol. 132(4). ‒ P. e155101. https://doi.org/10.1172/JCI155101.
Nouri R., Hasani A., Shirazi K.M., Alivand M.R., Sepehri B., Sotoodeh S., Hemmati F., Rezaee M.A. Escherichia coli and Colorectal Cancer: Unfolding the Enigmatic Relationship // Curr Pharm Biotechnol. ‒ 2022. ‒ Vol. 23(10). ‒ P. 1257-1268. https://doi.org/10.2174/1389201022666210910094827.
Kulmambetova G., Kurentay B., Gusmaulemova A. , A., Utupov T., Auganova D., Tarlykov P., Mamlin M., Khamzina S., Shalekenov S., Kozhakhmetov A. Association of Fusobacterium nucleatum infection with colorectal cancer in Kazakhstani patients // Front Oncol. ‒ 2024. ‒ Vol. 14. ‒ P. 1473575. https://doi.org/10.3389/fonc.2024.1473575.
Hufnagel D.A., Depas W.H., Chapman M.R. The Biology of the Escherichia coli Extracellular Matrix // Microbiol Spectr. ‒ 2015. ‒ Vol. 3(3). ‒ P. 10.1128/microbiolspec.MB-0014-2014. https://doi.org/10.1128/microbiolspec.MB-0014-2014.
Li S., Konstantinov S.R., Smits R., Peppelenbosch M.P. Peppelenbosch M.P. Bacterial Biofilms in Colorectal Cancer Initiation and Progression // Trends Mol Med. ‒ 2017. ‒ Vol. 23(1). ‒ P. 18-30. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2016.11.004.
Chew S.S., Tan L.T., Law J.W., Pusparajah P., Goh B.H., Ab Mutalib N.S., Lee L.H. Targeting Gut Microbial Biofilms - A Key to Hinder Colon Carcinogenesis? // Cancers (Basel). ‒ 2020. ‒ Vol. 12(8). ‒ P. 2272. https://doi.org/10.3390/cancers12082272.
Nougayrède J.P., Homburg S., Taieb F. , Boury M., Brzuszkiewicz E., Gottschalk G., Buchrieser C., Hacker J., Dobrindt U., Oswald E. Escherichia coli induces DNA double-strand breaks in eukaryotic cells // Science. ‒ 2006. ‒ Vol. 313(5788). ‒ P. 848-851. https://doi.org/10.1126/science.1127059.
Cuevas-Ramos G., Petit C.R., Marcq I. , Boury M., Oswald E., Nougayrède J.P. Escherichia coli induces DNA damage in vivo and triggers genomic instability in mammalian cells // Proc Natl Acad Sci U S A. ‒ 2010. ‒ Vol. 107(25). ‒ P. 11537-11542. https://doi.org/10.1073/pnas.1001261107.
Dziubańska-Kusibab P.J., Berger H., Battistini F. , Bouwman B.A.M., Iftekhar A., Katainen R., Cajuso T., Crosetto N., Orozco M., Aaltonen L.A., Meyer T.F. Colibactin DNA-damage signature indicates mutational impact in colorectal cancer // Nat Med. ‒ 2020. ‒ Vol. 26(7). ‒ P. 1063-1069. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0908-2.
Wilson M.R., Jiang Y., Villalta P.W. , Stornetta A., Boudreau P.D., Carrá A., Brennan C.A., Chun E., Ngo L., Samson L.D., Engelward B.P., Garrett W.S., Balbo S., Balskus E.P. The human gut bacterial genotoxin colibactin alkylates DNA // Science. ‒ 2019. ‒ Vol. 363(6428). ‒ P. eaar7785. https://doi.org/10.1126/science.aar7785.
Kalantari A., James M.J., Renaud L.A. , Perreault M., Monahan C.E., McDonald M.N., Hava D.L., Isabella V.M. Robust performance of a live bacterial therapeutic chassis lacking the colibactin gene cluster // PLoS One. ‒ 2023. ‒ Vol. 18(2). ‒ P. e0280499. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0280499.
Tang J.W., Liu X., Ye W. , Li Z.R., Qian P.Y. Biosynthesis and bioactivities of microbial genotoxin colibactins // Nat Prod Rep. ‒ 2022. ‒ Vol. 39(5). ‒ P. 991-1014. https://doi.org/10.1039/d1np00050k.
Dhahi M.A.R. Analysis of the partial sequencing of clbA, clbB and clbQ in Escherichia coli isolates that produce colibactin and multilocus sequence typing // Sci Rep. ‒ 2024. ‒ Vol.14(1). ‒ P. 17966. https://doi.org/10.1038/s41598-024-68867-w.
Tronnet S., Floch P., Lucarelli L. , Gaillard D., Martin P., Serino M., Oswald E. The Genotoxin Colibactin Shapes Gut Microbiota in Mice // mSphere. ‒ 2020. ‒ Vol. 5(4). ‒ P. e00589-20. https://doi.org/10.1128/mSphere.00589-20.
Yang Q., Wang B., Zheng Q. , Li H., Meng X., Zhou F., Zhang L. A Review of Gut Microbiota-Derived Metabolites in Tumor Progression and Cancer Therapy // Adv Sci (Weinh). ‒ 2023. ‒ Vol. 10(15). ‒ P. e2207366. https://doi.org/10.1002/advs.202207366.
Jian C., Yinhang W., Jing Z. , Zhanbo Q., Zefeng W., Shuwen H. Escherichia coli on colorectal cancer: A two-edged sword // Microb Biotechnol. ‒ 2024. ‒ Vol. 17(10). ‒ P. e70029. https://doi.org/10.1111/1751-7915.70029.
Johnson C.H., Dejea C.M., Edler D. , Hoang L.T., Santidrian A.F., Felding B.H., Ivanisevic J., Cho K., Wick E.C., Hechenbleikner E.M., Uritboonthai W., Goetz L., Casero R.A., Jr Pardoll D.M., White J.R., Patti G.J., Sears C.L., Siuzdak G. Metabolism links bacterial biofilms and colon carcinogenesis // Cell Metab. ‒ 2015. ‒ Vol. 21(6). ‒ P. 891-897. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2015.04.011.
Mu T., Chu T., Li W. , Dong Q., Liu Y. N1, N12-Diacetylspermine Is Elevated in Colorectal Cancer and Promotes Proliferation through the miR-559/CBS Axis in Cancer Cell Lines // J Oncol. ‒ 2021. ‒ Vol. 2021. ‒ P. 6665704. https://doi.org/10.1155/2021/6665704.
Bossuet-Greif N., Dubois D., Petit C. , Tronnet S., Martin P., Bonnet R., Oswald E., Nougayrède J.P. Escherichia coli ClbS is a colibactin resistance protein // Mol Microbiol. ‒ 2016. ‒ Vol. 99(5). ‒ P.897-908. https://doi.org/10.1111/mmi.13272.
Goldszmid R.S., Dzutsev A., Trinchieri G. Host immune response to infection and cancer: unexpected commonalities // Cell Host Microbe. ‒ 2014. ‒ Vol. 15(3). ‒ P. 295-305. https://doi.org/10.1016/j.chom.2014.02.003.
Markman J.L., Shiao S.L. Impact of the immune system and immunotherapy in colorectal cancer // J Gastrointest Oncol. ‒ 2015. ‒ Vol. 6(2). ‒ P. 208-223. https://doi.org/10.3978/j.issn.2078-6891.2014.077.
Zhang B., Wang Z., Wu L. , Zhang M., Li W., Ding J., Zhu J., Wei H., Zhao K. Circulating and tumor-infiltrating myeloid-derived suppressor cells in patients with colorectal carcinoma // PLoS One. ‒ 2013. ‒ Vol. 8(2). ‒ P. e57114. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0057114.
Lopès A., Billard E., Casse A.H., Villéger R., Veziant J., Roche G., Carrier G., Sauvanet P., Briat A., Pagès F., Naimi S., Pezet D., Barnich N., Dumas B., Bonnet M. Colibactin-positive Escherichia coli induce a procarcinogenic immune environment leading to immunotherapy resistance in colorectal cancer // Int J Cancer. ‒ 2020. ‒ Vol. 146(11). ‒ P. 3147-3159. https://doi.org/10.1002/ijc.32920.
Garavaglia B., Vallino L., Ferraresi A. , Esposito A., Salwa A., Vidoni C., Gentilli S., Isidoro C. Butyrate Inhibits Colorectal Cancer Cell Proliferation through Autophagy Degradation of β-Catenin Regardless of APC and β-Catenin Mutational Status // Biomedicines. ‒ 2022. ‒ Vol. 10(5). ‒ P. 1131. https://doi.org/10.3390/biomedicines10051131.
Wang Y., Fu K. Genotoxins: The Mechanistic Links between Escherichia coli and Colorectal Cancer // Cancers (Basel). ‒ 2023. ‒ Vol. 15(4). ‒ P. 1152. https://doi.org/10.3390/cancers15041152.
Kaper J.B., Nataro J.P., Mobley H.L. Pathogenic Escherichia coli // Nat Rev Microbiol. ‒ 2004. ‒ Vol. 2(2). ‒ P. 123-140. https://doi.org/10.1038/nrmicro818.
Fabbri A., Travaglione S., Ballan G., Loizzo S., Fiorentini C. The cytotoxic necrotizing factor 1 from E. coli: a janus toxin playing with cancer regulators // Toxins (Basel). ‒ 2013. ‒ Vol. 5(8). ‒ P. 1462-1474. https://doi.org/10.3390/toxins5081462.