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首次證實細菌可促使乳腺癌轉移(有聲朗讀)

來源:光明日報
2022-04-11 07:42:52

原標題:首次證實細菌可促使乳腺癌轉移

世界衛生組織數據顯示,在2020年全球新發癌癥中,乳腺癌成為全球第一大癌,我國乳腺癌發病率也在逐年攀升。作為女性最常見的惡性腫瘤之一,影響乳腺癌進展的因素十分復雜且尚未明晰,科學家們一直致力于尋找導致乳腺癌惡化的驅動力,希望能找到對應的解決辦法。

西湖大學生命科學學院蔡尚團隊4月7日在《細胞》(Cell)在線發表最新研究論文,在世界范圍內首次證實乳腺癌組織中存在的多種獨特胞內菌,在腫瘤轉移定植過程中至關重要。這一理念是對傳統腫瘤轉移理論的重大突破,為深入理解腫瘤轉移及臨床治療乳腺癌提供了全新的思路。

找到未被證實的“對手”

傳統觀念認為,因為免疫系統的存在,人體絕大多數組織器官(除腸道、口腔、皮膚外)內部處于無菌狀態,腫瘤組織亦然。

但在2020年前后,以色列及美國科學家研究發現,細菌也是癌癥本身的組成部分,它存在于結直腸癌以外更廣泛的癌癥類型中,例如胰腺癌、肺癌、乳腺癌等。這類細菌絕大多數存在于細胞質內,稱之為胞內菌。

科學家們猜測,正是因為胞內菌位于腫瘤細胞內,所以才躲過人體免疫系統的攻擊,存活下來。

那么,胞內菌在腫瘤發生、發展的過程中扮演著什么樣的角色?是可有可無的旁觀者,還是推動腫瘤進展的參與者?

之前研究認為,腸道菌群可以通過調節免疫系統,或通過產生的代謝物間接調控癌癥的進展,但至今沒有證據表明腫瘤細菌能直接參與癌癥的發生發展。尤其是在腫瘤中檢測到的細菌很少,讓人更加懷疑,這么低生物量的腫瘤微生物,能否對腫瘤進展產生重大影響。

蔡尚本科畢業于北大,博士畢業于印第安納大學,曾在斯坦福大學干細胞與再生醫學研究所工作7年,一直專注于乳腺癌研究!白畛醯南敕▉碜晕以谒固垢W霾┦亢髸r的一次探討:什么基因在影響乳腺癌腫瘤的發展。構建誘導敲除基因的小鼠模型時,我意外地發現不需要敲除這個基因,只需要加入誘導劑(一種抗生素),腫瘤的轉移就會受到影響。我覺得很不可理解!

2016年,在實驗過程中,抗生素又一次引起了蔡尚的關注。他敏銳地意識到,腫瘤的轉移可能與抗生素殺傷細菌的能力有關。他當時便大膽假設:腫瘤里很可能存在細菌。

“當時看來,這個假設有點‘瘋狂’。但科學家總要有點‘探險’精神!2017年,剛剛回國加入西湖大學的蔡尚,立即對這一問題啟動了專項研究;诮浀涞男∈笞园l乳腺癌模型,蔡尚帶領研究團隊構建了嚴格的腫瘤菌群研究體系,探索腫瘤微生物在腫瘤進展中的作用。

彼時,胞內菌還是一個未被證實的猜想,他們的首要任務是找到“對手”;仡^看當時的選擇,蔡尚仍心有余悸:“這個課題風險很大,充滿未知,當我決定啟動研究的時候,連腫瘤菌群是否真的存在都極具爭議!

胞內菌可以促進腫瘤細胞轉移

胞內菌在腫瘤細胞內的含量很低,研究團隊不斷改良檢測和染色方法,提高了靈敏度、信噪比和準確性,終于觀察到小鼠腫瘤里的細菌定位,并通過高分辨率的電鏡清晰地看到了細菌存在于細胞質內。

探索這些細菌的功能成為蔡尚團隊的工作重點。

一個簡單的思路是:清除這些細菌,看看腫瘤會發生什么變化。常規的清除方法是使用抗生素。但如何確?股刂欢ㄏ蚯宄[瘤細菌?

無經驗可循,團隊成員從研究體系到實驗方法,從老鼠模型的培育傳代、更新換代到抗生素使用方法的改良,一切從零起步,從頭構建,不斷優化抗生素的處理方法,調整抗生素組合種類和注射方式的搭配,最終實現“定向”清除腫瘤菌群的目的。

結果顯示,清除腫瘤菌群之后,腫瘤重量并沒有受到影響,但肺轉移顯著下降。這表明,腫瘤菌群很可能影響的不是腫瘤的生長,而是轉移過程。

基于此發現,研究團隊提出假設:腫瘤組織中的胞內菌會和腫瘤細胞一起遷移到達遠端器官并影響轉移。也就是說,腫瘤里的細菌會跟著腫瘤細胞一起跑到身體的其他部分。

為了驗證這個假設,蔡尚團隊對原位腫瘤、肉眼可見的肺轉移灶、含有微小轉移灶的肺組織以及正常的肺和乳腺組織進行細菌16S測序。分析結果顯示,早期肺轉移的細菌可能仍帶有原位腫瘤的菌群特征,而隨著腫瘤的生長、擴散,漸漸開始受肺部微環境的影響。

再通過分離并染色循環腫瘤細胞,研究團隊看到循環腫瘤細胞能帶著胞內菌“跑到”遠端器官;而回輸這些胞內菌到腫瘤細胞內,可以看到腫瘤細胞在人體內“跑動過程中的生存能力更強”,甚至那些不容易轉移的乳腺癌,在輸入胞內菌以后,也開始轉移。

這有力地證明了胞內菌可以促進腫瘤細胞的轉移。

為臨床控制腫瘤轉移提供全新視角

那為什么胞內菌可以促進腫瘤細胞轉移呢?蔡尚解釋說,在轉移過程中,癌癥細胞沒有我們想象中那么“威力無邊”,血管里的血壓(液流壓力)會對它造成損傷。但他們發現,胞內菌入侵腫瘤細胞后,會通過特定的信號通路(RhoA-ROCK)重塑細胞骨架,幫助腫瘤細胞抵抗血管里的壓力,避免轉移過程中受到損傷。

這就完美解釋了為什么擁有胞內菌的腫瘤細胞擁有更強的能力跑到遠端器官。

最后,研究團隊從小鼠回歸到人體,收集了配對的乳腺癌病人的腫瘤組織、癌旁組織和淋巴結組織,用qPCR結合16S測序定量和定性地分析各自菌群的組成。結果顯示,小鼠乳腺癌組織和人乳腺癌組織具有相同的微生物譜和動態變化,這表明,人乳腺癌菌群可能在人癌癥發生和進展中起著相似的作用。

歷時近5年,從猜想、假設到一步步證實,蔡尚團隊的研究鑒定了腫瘤微環境中長期被忽視的新成分,揭示了影響腫瘤轉移的新因素,開拓了腫瘤研究的新方向,為臨床控制腫瘤轉移提供了全新的視角。

“這一領域剛剛興起,還存在眾多未解之謎,抗生素的臨床使用也充滿了復雜性,如何利用這一發現指導臨床治療仍是一個復雜而迫切的科學問題,需要更多科研工作者去做大量基礎而扎實的工作!痹诓躺锌磥,這項成果只是在乳腺癌研究領域打開了一扇小窗,至于窗外的風景如何,希望有更多后來者一起眺望。

責任編輯:王妍

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