在癌細胞中“猥瑣發(fā)育”的細菌，原來是抗癌的種子選手

在癌細胞中“猥瑣發(fā)育”的細菌，原來是抗癌的種子選手：

在我們看來，細菌和腫瘤這兩個名聲都不太好的事物之間，似乎并沒有太多瓜葛。但科學家很早就發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞中經常藏有為數(shù)不少的細菌?？茖W家們猜測，細菌有可能是腫瘤生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分。因為受到實驗條件的限制，并沒有實錘的證據(jù)證明這些推測。終于，在今年5月出版的科學雜志上，以色列科學家發(fā)表了他們關于人類腫瘤中菌群生長情況的最新成果。這項研究涉及1000多份不同的腫瘤組織樣本，腫瘤類型包括腦瘤、骨腫瘤、乳腺癌、胰腺癌以及黑色素瘤等。研究人員們驚奇地發(fā)現(xiàn)，腫瘤中存在與其相適應的細菌并非是少數(shù)例外，而可能是普遍規(guī)律。

這不禁讓我們產生疑問：這些細菌出沒在癌細胞中，它們是想干什么“壞事”嗎?它們的行為是否可能為人類所用，變成我們對抗癌癥的“絕密武器”?

來源：《科學》雜志官網(wǎng)

最新突破，新在何處？

為了了解癌細胞內的細菌，首先要精確測定它們的含量，從而進一步厘清細菌與腫瘤間的關聯(lián)性，而僅這一步就要克服諸多困難。首先，從絕對數(shù)量上來看，腫瘤細胞中的細菌數(shù)量相當微小，對它們進行高效率的觀測和統(tǒng)計并不容易。其次，來自各個實驗環(huán)節(jié)的污染都可能對結果的可信度造成干擾，如何盡量避免污染是科研人員們必須考慮的問題。為了解決上述問題，科研人員設置了多個對照組，以盡可能地保證結果的科學性。同時他們還利用一套計算機過濾系統(tǒng)，來去除腫瘤樣品外各種混入的細菌。最終，研究人員從各種人類腫瘤中成功提取到了其中的活細菌樣品，并且掃描電鏡的觀察結果顯示，這些細菌喜好聚集在癌細胞的細胞核附近。

來自一千多個樣本的分析結果讓這項研究的規(guī)?？胺Q史無前例，確切地證明了細菌與腫瘤間存在密切關系。這其中不止在于細菌對腫瘤組織存在明顯的偏好性，還在于特定的腫瘤會吸引特定的(標志物)細菌。值得一提的是，本次研究還發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織是人類腫瘤中含有細菌種類數(shù)量最多，菌群數(shù)目最大的一種。

此外，研究還發(fā)現(xiàn)細菌不光棲身于腫瘤中，還可能會聚集于腫瘤中的人體免疫細胞內部，這些細菌可能會對免疫療法的效果起到增強或者減弱的作用。本次研究中就發(fā)現(xiàn)，當黑色素瘤樣本中含有大量內生細菌時，它們對免疫療法的應答效果要比細菌很少時好得多。

T細胞攻擊腫瘤組織示意圖，來源：Freepik.com

腫瘤為什么會成為“藏污納垢”的場所？

那么，腫瘤為什么這么惹細菌喜歡呢？這項研究的作者認為，從生化環(huán)境的角度考慮，腫瘤細胞簡直就是細菌的天堂。腫瘤是一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，除了腫瘤細胞本身以外，免疫細胞、間質細胞、血管以及神經等都會在腫瘤處大量匯聚。這樣的復雜環(huán)境將會讓細菌總能在其中找到適合自身生長繁殖的場所。特別是在腫瘤內部這樣的缺氧、酸性環(huán)境中，免疫反應受到抑制，對于細菌而言簡直是如同溫床一樣的美妙存在。

還有一個問題，為什么細菌也會挑三揀四，對寄生的腫瘤存在偏好性呢?研究人員分析稱，這是因為細菌對于腫瘤生成的某些副產物有偏好，而不同種類的腫瘤(甚至不同患者身上的同類腫瘤)產生的此類化學物質又有所不同，最終出現(xiàn)不同腫瘤會吸引不同細菌的現(xiàn)象。例如，研究人員分別分析了吸食與不吸食香煙的肺癌患者的腫瘤組織，發(fā)現(xiàn)其中含有的細菌種類和數(shù)量差異明顯。且吸煙者肺部腫瘤中細菌的基因組分析表明，它們對尼古丁和煙焦油一類物質的代謝能力更強。

來源：Freepik.com

讓細菌成為抵抗癌癥的“納米核彈頭”

接下來，為了把這項成果真正轉化為我們在臨床上對抗癌癥的武器，科研人員們將從兩個方面繼續(xù)深入開展研究。

首先，我們還需要從機理上回答一系列暫時沒有揭開的謎團。例如，細菌跟腫瘤之間的這種共生關系到底有哪些“貓膩”，細菌是單純以吸收腫瘤組織的營養(yǎng)為生，還是腫瘤本身的生長也能從細菌的寄生中得到好處?另外腫瘤生長到什么階段細菌開始有明顯的繁殖行為?這些細菌最終到底是會促進還是會阻礙腫瘤的生長?對于不同的化學乃至免疫療法而言，當細菌們存在時，腫瘤對藥物的應答行為又有哪些變化？

其次，如果我們進一步開啟想象力，有沒有可能將腫瘤寄生細菌為我所用，變成人類對抗腫瘤的殺手锏呢?答案是大有希望。事實上，相關的研究一直在進行中。例如，我們可以利用基因工程對細菌進行改造，讓它們擁有一系列特殊的能力。這些能力包括，攜帶藥物成分，穿越人體組織的運輸能力。攻擊目標明確，精準抵達腫瘤細胞內部的導航能力;感受局部生化信號，根據(jù)人類需求開展抗癌行動的執(zhí)行能力。

聽起來是不是非常不可思議？然而，科學家們已經在很大程度上讓這些設想成為了現(xiàn)實！

拜基因工程所賜，讓細菌能夠攜帶具有抗癌作用的藥物成分并不是困難的事情。而細菌對特定腫瘤組織的偏好性又可以讓它們堅定航向不“跑偏”，最終在腫瘤處達到盡可能高的富集濃度。最妙的是，很多經過基因改造的細菌可以在臨界濃度下發(fā)生“溶菌”(即因細菌細胞膜破裂造成細菌死亡的現(xiàn)象)，并隨著自身的破裂而釋放出抗癌物質。沒有發(fā)生溶菌的“余孽”又可以在腫瘤處繼續(xù)繁殖，直到再次達到臨界濃度，反復“折磨”癌細胞……

在可預見的未來，人類與癌癥的斗爭仍將持續(xù)，但我們與之一戰(zhàn)的決心絕不會有任何退縮。隨著人類對癌癥認識的逐步深入，展現(xiàn)在我們面前的是越來越多的前景和可能。希望有朝一日，基于基因工程改造細菌的“納米核彈頭”能夠為人類沖鋒陷陣，直搗黃龍。

參考文獻：

1. The human tumor microbiome is composed of tumor type–specific intracellular bacteria

https://science.sciencemag.org/content/368/6494/973

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