Intratumorální mikrobiom u světlobuněčného renálního karcinomu – nový faktor nádorového mikroprostředí

Overview

Světlobuněčný renální karcinom (ccRCC) představuje nejčastější histologický podtyp renálního karcinomu a významný onkologický problém s vysokou incidencí zejména v Evropě. V posledních letech se pozornost výzkumu zaměřuje na nádorové mikroprostředí, jehož součástí je i intratumorální mikrobiom –⁠ mikroorganizmy přítomné přímo v nádorové tkáni. Cílem tohoto přehledového článku je shrnout současné poznatky o složení intratumorálního mikrobiomu u ccRCC, o jeho vztahu k imunitnímu mikroprostředí a o potenciálním prognostickém významu. Dostupné studie potvrzují přítomnost bakteriální DNA v nádorové tkáni ccRCC a prokazují odlišné mikrobiální složení oproti nenádorové tkáni, vč. snížené alfa diverzity. Byly identifikovány specifické mikrobiální rody spojené s celkovým přežitím pacientů i s charakterem imunitní infiltrace. Některé mikroorganizmy jsou spojeny s protinádorovou adaptivní imunitní odpovědí, jiné naopak s imunosupresivním mikroprostředím a nepříznivou prognózou. Současné práce rovněž naznačují možný vztah mikrobiomu k odpovědi na systémovou léčbu. Přestože jsou dosavadní poznatky převážně observační a zatížené metodologickými limity, intratumorální mikrobiom představuje perspektivní oblast klinického výzkumu. Další studie by měly směřovat ke standardizaci metodiky a k prospektivní validaci klinického významu mikrobiálních signatur u pacientů s ccRCC.

Klíčová slova:

světlobuněčný renální karcinom – prognóza – imunoterapie – imunita – nádorové mikroprostředí – intratumorální mikrobiom – alfa diverzita – 16S rRNA sekvenování

Úvod

Renální karcinom (RCC –⁠ renal cell carcinoma) představuje závažný celosvětový zdravotnický problém. Tvoří přibližně 2 % všech zhoubných nádorů a v roce 2022 bylo celosvětově diagnostikováno přes 430 000 nových případů, přičemž onemocnění si vyžádalo téměř 156 000 úmrtí.

Mezi jednotlivými histologickými podtypy RCC dominuje světlobuněčný RCC (ccRCC –⁠ clear cell renal cell carcinoma), který představuje přibližně 70 % všech případů RCC [1].

V České republice (ČR) byla v roce 2021 incidence zhoubných nádorů ledviny 28,9 na 100 000 obyvatel, což představovalo 3 033 nově diagnostikovaných případů, a tento nádor se tak stal pátou nejčastěji diagnostikovanou malignitou (kromě nemelanomových kožních nádorů). Incidence je vyšší u mužů, v roce 2021 činil poměr pohlaví 1,8 : 1. Při mezinárodním srovnání zaujímá ČR v incidenci RCC druhé místo v Evropě. V roce 2021 zemřelo v souvislosti s tímto onemocněním 907 osob (8,6 úmrtí na 100 000 obyvatel). Zhoubné nádory ledviny tak tvořily 3,4 % všech úmrtí na malignity (bez jiných zhoubných novotvarů kůže), čímž se řadily na sedmé místo mezi onkologickými příčinami úmrtí. V rámci Evropy se ČR umisťuje na 2.–3. místě v mortalitě na RCC [2].

V posledních letech se dostává do popředí zájmu nádorové mikroprostředí (TME –⁠ tumor microenvironment), které zásadně ovlivňuje růst a šíření nádoru i jeho odpověď na terapii. Součástí TME je i tzv. intratumorální mikrobiom, tedy mikroorganizmy přítomné přímo v nádorové tkáni. Studie prokázaly jeho přítomnost v celé řadě solidních nádorů a naznačují, že může hrát významnou roli v odpovědi na imunoterapii i v prognóze onemocnění [3–5].

U ccRCC zatím zůstává vztah mezi složením intratumorálního mikrobiomu a klinickým chováním nádoru málo prozkoumán. S ohledem na potenciální význam mikrobiálních signatur jako biomarkerů či terapeutických cílů je hlubší porozumění této oblasti velmi potřebné.

Cílem tohoto přehledového článku je shrnout současné poznatky o intratumorálním mikrobiomu u ccRCC, o jeho vztahu k TME, imunitní odpovědi a klinickým výsledkům pacientů.

Metody

Základem tohoto narativního přehledového článku byla cílená literární rešerše provedená v databázích PubMed. Vyhledávání bylo uskutečněno dne 2. 2. 2026 bez časového omezení. Použity byly následující vyhledávací výrazy a jejich kombinace: „intratumoral microbiome“, „tumor microbiota“, „renal cell carcinoma“, „clear cell RCC“ a „tumor microenvironment“. Výsledky byly filtrovány na humánní studie publikované v anglickém jazyce.

Po úvodním výběru publikací na základě názvu a abstraktu byly následně prostudovány plné texty relevantních prací. Další zdroje byly dohledány metodou tzv. snowballingu, tedy vyhledáváním citovaných a citujících prací v seznamu literatury jednotlivých článků, a dle relevance zařazeny do přehledu.

Do přehledu byly zahrnuty zejména původní práce a systematické přehledy zaměřené na detekci intratumorálního mikrobiomu u ccRCC, jeho vztah k TME, imunitní odpovědi a prognóze pacientů. Zvláštní důraz byl kladen na studie využívající sekvenační metody (RNAseq, 16S rRNA, metagenomiku) a na práce analyzující souvislosti mezi mikrobiálním složením a klinickými výsledky, vč. celkového přežití (OS –⁠ overall survival).

Výsledky

Důkazy o existenci intratumorálního mikrobiomu při RCC

V posledním desetiletí přibývá důkazů o tom, že nádorové tkáně nejsou sterilní a že různé mikroorganizmy –⁠ vč. bakterií, virů a hub –⁠ mohou být přítomny přímo uvnitř TME. Přítomnost intratumorálního mikrobiomu byla popsána u celé řady solidních nádorů, mimo jiné u karcinomu plic, pankreatu, prsu a jater, a to jak v extracelulárním prostoru, tak intracelulárně –⁠ např. uvnitř nádorových buněk a makrofágů [6].

Tyto nálezy vytvářejí důležitý výchozí rámec pro studium mikrobiomu i u dalších nádorů, vč. ledvinných malignit, jako je ccRCC.

Jedním z hlavních přístupů k detekci mikroorganizmů v nádorové tkáni je sekvenace 16S rRNA, která umožňuje identifikaci bakterií na základě analýzy konzervovaných a variabilních oblastí genu 16S ribozomální RNA. Tato metoda umožňuje detekovat složení mikrobiomu bez nutnosti kultivace. U nádorů ledvin se dále využívají metagenomické a metatranskriptomické přístupy, přičemž významná data byla získána z veřejně dostupné databáze The Cancer Genome Atlas (TCGA), která umožňuje zpětnou identifikaci mikrobiálních sekvencí z RNA-seq dat nádorových vzorků. V rámci ccRCC byla nedávno publikována studie, která pomocí analýzy dat z TCGA identifikovala signifikantní rozdíly v mikrobiálním složení mezi nádorovými a nenádorovými vzorky. Autoři popsali specifické mikrobiální signatury spojené s OS pacientů a s imunitními charakteristikami TME, což naznačuje možný funkční význam těchto mikroorganizmů [7].

Přítomnost a biologický význam mikrobiomu byly popsány také u dalších solidních nádorů. Například Porphyromonas gingivalis detekovaná ve sliznici jícnu byla dávána do souvislosti se spinocelulárním karcinomem této lokalizace a byla navržena jako potenciální biomarker onemocnění [8]. Význam mikrobiomu byl rovněž popsán u kolorektálního karcinomu, u nějž přítomnost Fusobacterium nucleatum souvisí s imunosupresivním TME a je spojován s nepříznivou prognózou pacientů [9].

Kompoziční složení mikrobiomu u ccRCC

Mikrobiální složení v nádorové tkáni ccRCC vykazuje ve srovnání s nenádorovou tkání výrazné rozdíly v rozmanitosti i zastoupení jednotlivých taxonomických skupin. Tato rozmanitost se hodnotí pomocí dvou základních ekologických ukazatelů –⁠ alfadiverzity (α-diverzita) a betadiverzity (β-diverzita).

Druhovou pestrost uvnitř jednoho vzorku –⁠ tedy kolik různých mikroorganizmů je přítomno a jak rovnoměrně jsou zastoupeny –⁠ popisuje α-diverzita . Naproti tomu β-diverzita srovnává mikrobiální složení mezi různými vzorky, např. mezi nádorovou a zdravou tkání –⁠ čím větší rozdíl mezi vzorky, tím vyšší β-diverzita

Analýza dat RNA-seq z databáze TCGA, doplněná o dekontaminační algoritmy, prokázala signifikantně sníženou α-diverzitu v nádorové tkáni oproti okolní nenádorové (p < 0,001), což naznačuje sníženou mikrobiální pestrost v nádoru. Rovněž β-diverzita mezi nádorovými a nenádorovými vzorky byla výrazně odlišná (p = 0,003), což ukazuje, že mikrobiální prostředí nádoru je kvalitativně i kvantitativně jiné než zdravá tkáň [7].

Klinický význam diverzity nádorového mikrobiomu lze demonstrovat na příkladu adenokarcinomu pankreatu, u něhož byla α-diverzita nádorového mikrobiomu identifikována coby prediktivní faktor klinického výsledku chirurgické terapie [10].

Souvislost mikrobiomu s účinností imunoterapie

Některé práce naznačují, že složení střevního mikrobiomu může ovlivňovat účinnost imunoterapie u pacientů s RCC. U nemocných s pokročilým RCC, kteří byli léčeni antibiotiky, byla ve srovnání s pacienty bez antibiotické léčby pozorována nižší odpověď na imunoterapii a kratší přežití bez progrese onemocnění i OS [11]. Naopak u pacientů bez předchozí expozice antibiotikům byla vyšší abundance některých bakteriálních druhů ve střevním mikrobiomu, zejména Akkermansia muciniphila, Bacteroides salyersiae a Eubacterium siraeum, spojena s lepší odpovědí na léčbu nivolumabem [12].

Doplněním těchto závěrů je přehledová práce autorů Zhang et al., která shrnuje aktuální poznatky o mikrobiomu u různých histologických typů renálních nádorů. Autoři uvádějí, že specifické mikrobiální vzorce mohou být charakteristické nejen pro ccRCC, ale i pro papilární a chromofobní typy RCC. Například u ccRCC byly opakovaně identifikovány zvýšené hladiny Firmicutes, které mohou ovlivňovat imunitní odpověď nádoru a ovlivnit účinnost imunoterapie. Mikrobiální signatury mohou mít vztah ke klinickým faktorům, jako je grading, staging a odpověď na léčbu, proto by budoucí personalizace terapie měla zohlednit i složení intratumorálního mikrobiomu. Autoři doporučují větší důraz na standardizaci metod sběru a analýzy vzorků, což je nezbytné pro spolehlivou validaci biomarkerů v onkourologii [13].

Výsledky těchto prací podporují hypotézu, že složení intratumorální mikrobioty může ovlivnit průběh onemocnění i odpověď na léčbu, a tím pádem se nabízí jako potenciální biomarker i terapeutický cíl u pacientů s ccRCC.

Vztah k imunitnímu mikroprostředí

Současné výzkumy ukazují, že složení intratumorálního mikrobiomu u ccRCC má významný dopad na imunitní charakteristiky TME. Přítomnost konkrétních mikroorganizmů v nádoru souvisí s aktivací různých typů imunitní odpovědi a může ovlivnit prognózu i odpověď na léčbu.

Korelace mezi prognostickými rody a expresí imunitních genů

Ve studii autorů Xu et al. byla identifikována souvislost mezi vybranými intratumorálními mikroorganizmy a OS pacientů s ccRCC. Na základě mikrobiálního rizikového skóre byli pacienti stratifikováni do dvou skupin a následně byla provedena analýza diferenciální genové exprese pomocí metody DESeq2. Celkem bylo identifikováno 882 různě exprimovaných genů, z nichž 30 bylo klasifikováno jako imunitně relevantních. Mezi tyto geny patřily např. PI3, LBP, IFNG, CXCL5, SAA1 a SAA2, které se podílejí na regulaci zánětlivé odpovědi a vrozené imunity. Korelační analýza následně prokázala významné vztahy mezi zastoupením identifikovaných mikrobiálních rodů a expresí těchto genů zapojených do imunitních odpovědi (obr. 1) [7].

Protumorové vs. antitumorové imunitní odpovědi

Některé mikroorganizmy spojené s nepříznivou prognózou, např. Luteimicrobium, vykazovaly korelaci se zvýšenou infiltrací makrofágů a vznikem chronického prozánětlivého mikroprostředí, které může podporovat angiogenezi, remodelaci tkáně a imunosupresi, a tím přispívat k progresi nádoru [14]. Dalším možným mechanizmem je snížení zastoupení T-lymfocytů, B-lymfocytů a NK buněk v TME, což může vést k oslabení protinádorové imunitní odpovědi a narušení lokální imunitní kontroly.

Naopak mikroorganizmy spojené s příznivější prognózou, např. Cytobacillus, souvisely s aktivací adaptivní imunitní odpovědi zahrnující různé subpopulace T-lymfocytů, což může podporovat efektivnější protinádorovou imunitní kontrolu a omezení nádorové progrese [15]. Tyto nálezy naznačují, že biologický význam zánětlivé odpovědi závisí nejen na její intenzitě, ale také na funkčním charakteru imunitního infiltrátu.

Přestože analýza TME a signálních drah naznačuje souvislost mezi mikrobiotou a imunitní odpovědí, přesné mechanizmy, kterými mikroorganizmy ovlivňují růst nádoru, zatím zůstávají nejasné a vyžadují další experimentální ověření. Tyto rozdíly v mikrobiálním složení tak mohou přispívat k heterogenitě imunitní odpovědi mezi jednotlivými pacienty a potenciálně ovlivňovat účinnost imunoterapie.

Mikrobiom a rezistence k léčbě

Papilární RCC na rozdíl od ccRCC reaguje hůře na systémovou cílenou léčbu (inhibitory VEGF, mTOR a TKI) či imunoterapii checkpoint inhibitory [16].

Kromě vlivu na imunitu existují i důkazy, že některé mikroorganizmy přímo ovlivňují účinnost chemoterapie. Například Escherichia coli dokáže metabolizovat 5-fluorouracil (5-FU) na dihydrofluorouracil, čímž chrání nádorové buňky před cytotoxickým účinkem této látky [17]. Bylo také prokázáno, že některé bakterie mohou ovlivňovat citlivost nádorových buněk k chemoterapii. Fusobacterium nucleatum může podporovat chemorezistenci u kolorektálního karcinomu aktivací autofagie. Bakterie zvyšuje expresi genů ULK1 a ATG7, které se podílejí na regulaci autofagického procesu, čímž dochází k potlačení apoptózy indukované chemoterapií a ke snížení citlivosti nádorových buněk na 5-FU a oxaliplatinu [18].

Ačkoli byly tyto mechanizmy popsány u kolorektálního karcinomu, otevírají důležitou otázku, zda podobné mikrobiální interakce nemohou ovlivňovat účinnost léčby i u pacientů s RCC. Potenciální terapeutickou strategií by pak mohla být cílená modulace mikrobiálního složení nebo jeho funkce např. ovlivněním mikrobiomu pomocí antibiotik, probiotik či transplantace.

Kombinace mikrobiomu a stromální imunity jako prognostický marker

Analýzy nádorové tkáně u RCC ukazují, že bakteriální přítomnost je úzce propojena s charakterem imunitního infiltrátu ve stromatu. Ve srovnání s přilehlou nenádorovou tkání vykazuje nádor obecně nižší bakteriální nálož i nižší α-diverzitu mikrobiálních komunit.

Množství bakteriální DNA koreluje se zastoupením vybraných populací vrozené imunity. Vyšší bakteriální nálož je provázena zvýšenou přítomností PU.1⁺ makrofágů (p = 0,013) a CD66b⁺ neutrofilů (p = 0,007). Pro vysvětlení PU.1⁺ makrofágy představují populaci makrofágů exprimujících transkripční faktor PU.1 (SPI1), který je klíčovým regulátorem diferenciace a funkce buněk myeloidní linie. Exprese PU.1 je nezbytná pro vývoj a aktivaci makrofágů a dalších složek vrozené imunity, přičemž jeho přítomnost je považována za marker myeloidní diferenciace a funkční aktivity těchto buněk. Zvýšené zastoupení PU.1⁺ makrofágů tak může odrážet aktivaci vrozené imunitní odpovědi v TME, pravděpodobně v souvislosti s přítomností mikrobiálních struktur.

U ccRCC se současně objevuje výrazná vazba mezi mikrobiální náloží a adaptivní imunitou. Vyšší množství bakterií je spojeno s nižší infiltrací CD8⁺ T-lymfocytů (p = 0,035), což může odrážet přítomnost mechanizmů vedoucích k omezení cytotoxické protinádorové odpovědi.

Prognostický význam se neomezuje pouze na samotnou přítomnost mikroorganizmů, ale především na jejich vztah k buněčnému složení stromatu. Vyšší zastoupení CD68⁺, CD163⁺ a CD8⁺ buněk je spojeno s kratším přežíváním pacientů s nepříznivějším OS, zatímco přítomnost iNOS⁺ makrofágů je vázána na příznivější klinický průběh [19]. Uvedené výsledky vycházejí z analýzy souboru 66 pacientů s renálními nádory, u nichž byla hodnocena bakteriální nálož metodou 16S rRNA sekvenování v kombinaci s imunohistochemickou analýzou stromálního infiltrátu.

Mikrobiální nálož tedy představuje součást komplexní sítě interakcí, ve které dochází k propojení mezi mikroorganizmy, vrozenou i adaptivní imunitou a výsledným biologickým chováním nádoru. Hodnocení mikrobiomu izolovaně bez současné analýzy imunitního infiltrátu může vést k neúplné interpretaci jeho klinického významu.

Metodologické výzvy a omezení současných studií

Studium intratumorálního mikrobiomu u RCC je zatím ve fázi časného vývoje a dostupné práce mají několik společných omezení. Jedním z nejčastěji diskutovaných problémů je možnost kontaminace vzorků. Nádorová tkáň obecně obsahuje velmi malé množství bakteriální DNA, a proto i minimální laboratorní kontaminace může ovlivnit výsledky sekvenačních analýz. Tento problém je obzvlášť důležitý u studií využívajících data z TCGA, kde byly mikrobiální sekvence zpětně extrahovány z RNA-seq dat původně určených k analýze lidského transkriptomu.

Dalším limitem je relativně malý počet pacientů v klinických souborech. Například analýza vztahu mezi bakteriální náloží a stromální imunitou u RCC zahrnovala pouze 66 pacientů [19].

Takový počet je pro průzkumnou studii dostačující, avšak neumožňuje spolehlivou stratifikaci podle jednotlivých histologických podtypů nebo pokročilosti onemocnění. Výsledky je proto nutné interpretovat s opatrností a potvrdit na větších, ideálně prospektivních souborech.

Určitou komplikací je také rozdílnost použitých metod. Jednotlivé práce využívají různé sekvenační přístupy (16S rRNA, metagenomiku, metatranskriptomiku) i odlišné bioinformatické nástroje (např. Kraken, LEfSe, STAR a další), což ztěžuje přímé porovnání výsledků mezi studiemi. Chybí jednotný postup zpracování vzorků i analýzy dat, což může přispívat k variabilitě nálezů.

Většina dostupných dat má navíc korelační charakter. Byly popsány vztahy mezi bakteriální náloží a zastoupením PU.1⁺ makrofágů či CD8⁺ T-lymfocytů, nicméně z těchto údajů nelze jednoznačně určit, zda mikrobiom tyto změny způsobuje, je jejich odrazem, či zda jsou tyto změny důsledkem zcela jiných biologických procesů v nádorové tkáni.

Z těchto důvodů je zřejmé, že další výzkum by měl směřovat ke standardizaci metodiky a k propojení sekvenačních dat s funkčními experimentálními modely. Teprve kombinace molekulárních, imunologických a klinických dat umožní přesněji určit skutečný význam intratumorálního mikrobiomu u pacientů s ccRCC.

Závěr

Intratumorální mikrobiom představuje nově studovanou součást TME ccRCC. Dosavadní data ukazují, že mikrobiální složení nádoru se liší od nenádorové tkáně a může souviset s imunitním profilem, biologickým chováním nádoru i klinickými výsledky pacientů. Byly identifikovány mikrobiální rody spojené s prognózou a byly popsány vztahy mezi bakteriální náloží a infiltrací makrofágů a CD8⁺ T-lymfocytů. Hodnocení mikrobiomu izolovaně bez současné analýzy imunitního infiltrátu může vést k neúplné interpretaci jeho klinického významu.

Současně je však nutné zdůraznit, že většina dostupných studií má retrospektivní a korelační charakter a je zatížena metodologickými omezeními. Klinická aplikovatelnost mikrobiálních signatur proto vyžaduje další validaci na větších a prospektivních souborech.

Navzdory těmto limitům představuje výzkum intratumorálního mikrobiomu perspektivní oblast, která může v budoucnu přispět k lepšímu porozumění biologii ccRCC a potenciálně i k individualizaci léčebných strategií v onkourologii.

 

Střet zájmů: Autor prohlašuje, že nemá žádný konflikt zájmů.

 

Prohlášení o podpoře: Podpořeno MZ ČR –⁠ RVO-VFN64165; ORJ 90223.