【Science】1000+腫瘤樣品研究表明，潛伏在癌細胞中的細菌能為治療癌癥提供新方法
發布時間：
2020-06-14 09:00
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背景
??腫瘤是復雜的生態系統，除癌細胞，免疫細胞、基質細胞、血管、神經和許多其他成分外，也稱為腫瘤微環境的一部分。這項研究也跟其他實驗室的研究一樣，細菌清楚地證明了細菌也是腫瘤微環境的組成部分。他們希望，通過找出它們完全適合一般腫瘤生態系統的方法，可以找到治療癌癥的新方法。
??盡管先前的研究表明細菌和其他微生物可能會出現在腫瘤表面，但對腫瘤細胞內存在的微生物的研究卻很少，特別是對于在相對“無菌”環境中發生的癌癥。
??幾年前，魏茲曼科學研究所分子細胞生物學系的Ravid Straussman博士發現了潛伏在人類胰腺癌細胞中的細菌。它們可以通過“消化”和滅活這些藥物來保護癌細胞免受化療藥物的侵害。當其他研究也發現癌細胞中有細菌時，Straussman和他的團隊認為，這可能不是例外，而是蘊藏著一個規律。
??為了獲得結果，團隊必須克服幾個挑戰。首先，腫瘤樣本中的細菌數量相對較小，研究人員不得不尋找方法來關注這些微小的細胞內細胞。他們還必須消除任何可能的外部污染。
??研究過程
??為了更仔細地研究這些微生物群落，研究小組轉向了16S核糖體基因測序和定量PCR，以鑒定和量化1,010個腫瘤樣品和500多個鄰近正常組織樣品中存在的細菌。樣本是從9個醫療中心的患者那里收集的，研究人員在分析中著重研究了在腫瘤中發現的528種細菌。
??利用單一平臺對多種腫瘤類型的探索使他們能比較不同的腫瘤類型并揭示特定于癌癥類型的微生物特征。 即便如此，他們指出，盡管不同細胞水平差異很大，但某些腫瘤環境因常見的相關細菌功能性狀而富集。
??他們使用免疫組織化學實驗，16S rRNA靶向探針的熒光原位雜交以及其他病理學方法，表明在腫瘤樣品中鑒定出的大多數微生物是巢內的細菌和免疫細胞內的細菌，這一發現得到了后續對四個新鮮采集的乳腺腫瘤樣品進行檢測的研究的支持。
??研究結果
??該團隊能夠直接從人的乳腺腫瘤中培養出細菌，他們的結果證明了在這些腫瘤中發現的細菌還活著。這些細菌的電子顯微鏡觀察表明，它們更喜歡在癌細胞內部的特定位置（靠近細胞核）筑巢。
??研究小組還報告說，細菌不僅可以在癌細胞中發現，而且可以在腫瘤內部的免疫細胞中發現。這些細菌中的某些可能增強了抗癌免疫反應，而另一些則可能抑制了它。這一發現可能與理解某些免疫療法的有效性特別相關。的確，當研究小組比較了黑色素瘤樣本中的細菌時，他們發現與免疫應答較差的那些細菌相比，那些對免疫療法有響應的黑色素瘤中富含細菌。
??最終，該團隊進行詳細的研究，以高分辨率表征生活在這些癌癥中的細菌——腦癌、骨癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌、結直腸癌和黑色素瘤。他們發現從腦部到骨骼的每種癌癥類型都帶有細菌，不同的癌癥類型也帶有不同的細菌種類。然而，乳腺癌的細菌數量和種類最多。研究小組證明，與圍繞這些腫瘤的正常乳腺組織相比，在乳腺腫瘤中可以發現更多的細菌，而且某些細菌優先在腫瘤組織中而不是在周圍的正常組織中發現。
??研究局限性
??研究數據不能確定腫瘤內細菌是否在癌癥的發展中起因果作用，還是它們的存在僅反映已感染腫瘤的感染。但是，進一步探討腫瘤內細菌可能具有的作用，癌細胞的不同表型，免疫系統及其與腫瘤細胞的相互作用，這些都是很有意義的。
??盡管與腫瘤相關的微生物群中細菌的代謝能力似乎為腫瘤的臨床特征提供了線索，包括一系列非小細胞肺癌中與吸煙有關的特征。但研究小組告誡說，需要做進一步的工作來確認并澄清這種潛在的相互作用。
??研究意義
??這項研究可以解釋為什么某些細菌會像癌細胞一樣，為什么每種癌癥都有自己的典型微生物組：差異顯然歸結于每種腫瘤細胞環境中提供的便利設施的選擇。即，細菌可以依靠特定腫瘤類型過量產生或儲存在特定腫瘤類型中的某些代謝產物。比如，當研究小組將吸煙者與從未吸煙者的肺腫瘤中發現的細菌進行比較時，他們發現了差異。當研究人員比較這兩類細菌的基因時，這些差異更加明顯：吸煙者肺癌細胞中的細菌具有更多的基因，可以代謝香煙煙霧中的尼古丁，甲苯、苯酚和其他化學物質。
??除了表明某些最常見的癌癥在其細胞內掩蓋了獨特的細菌種群外，研究人員還認為，他們已經開發出的用于識別每種癌癥類型的特征微生物群的方法，現在可以用于回答有關這些細菌的作用的一些關鍵問題：細菌是不是在癌細胞的剩余代謝物中“吃白食”？還是為細胞提供服務？他們在哪個階段會定居下來？它們如何促進或阻礙癌癥的生長？他們對各種各樣的抗癌治療有何影響？
??全面了解腫瘤的微環境是邁向全生物機制的癌癥發展機制的艱巨而關鍵的一步，如果成功的話，它可能會開啟下一波精確的癌癥診斷和治療方法。
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