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Cell:知否知否?細菌與腫瘤的相愛相殺!

 生物_醫(yī)藥_科研 2019-02-02


作者:Paris


導  讀


包括300多萬個基因的1000多種細菌構成了人類腸道的微生態(tài),直接影響著人類健康和疾病,被稱之為人的第二基因組。而細菌與癌癥,也從來都是相愛相殺的關系。在今天的《Cell》雜志上,來自麻省理工的科學家們又找到了他們彼此“感情”的新證據(jù):腫瘤細胞可通過改變肺中的細菌群落,刺激免疫系統(tǒng)創(chuàng)造一種炎癥環(huán)境,進而幫助腫瘤細胞茁壯成長。



肺癌是癌癥相關死亡的主要原因,每年全球有超過100萬人死于肺癌。多達70%的肺癌患者還患有肺部細菌感染引起的并發(fā)癥。肺是一種粘膜組織,暴露于空氣中的大量微生物,在正常生理條件下,各種細菌群落也會在肺組織中定居。


因此,肺癌的發(fā)生不僅可能受遠端腸黏膜屏障的影響,還可能通過調節(jié)全身免疫功能間接影響其功能。但這也直接反應了氣道微生物與發(fā)展中的腫瘤細胞和局部免疫系統(tǒng)的相互作用。


在此次動物模型實驗中,研究人員發(fā)現(xiàn),基因程序化得肺癌的老鼠,在沒有細菌的環(huán)境中生長比在正常情況下生長的老鼠的腫瘤小得多。不僅如此,通過抗生素治療的小鼠或阻斷由細菌刺激的免疫細胞,大大減少了肺癌的數(shù)量和體積。

 


基于以上發(fā)現(xiàn),在這項研究中,麻省理工學院的研究小組想要弄清肺部的細菌數(shù)量和肺癌的發(fā)展之間的聯(lián)系。


為了探索這種潛在的聯(lián)系,研究人員構建了一種肺癌模型小鼠。這種小鼠由于表達致癌基因KRAS突變同時又缺少抑癌基因p53,會在幾周內患上肺腺癌。


老鼠(和人)的肺里通常定居著許多無害的細菌。然而,麻省理工學院的研究小組發(fā)現(xiàn),在經(jīng)過基因改造后,小鼠的肺部腫瘤菌群發(fā)生了顯著變化:總體種群增長顯著,但細菌種類的數(shù)量下降。研究人員并不確定肺癌究竟是如何導致這些變化的,但他們懷疑一種可能性是腫瘤可能會阻礙氣道,阻礙細菌從肺中被清除。


他們發(fā)現(xiàn),這種細菌數(shù)量的擴張誘導了一種叫做γT細胞的免疫細胞的增殖,并開始分泌叫做細胞因子的炎癥分子。γδT細胞是一類少量的淋巴細胞群,占外周血中總CD3 +細胞的0.5-16%,具有抗腫瘤或促腫瘤功能。大多數(shù)人γδT細胞表達T細胞受體(TCR)Vγ9和Vδ2鏈,其可以通過主要組織相容性復合物(MHC)依賴性方式激活。這些MHC限制性和共刺激依賴性特征使γδT細胞成為有效的腫瘤免疫治療的良好候選。


研究發(fā)現(xiàn),從黑素瘤、膠質母細胞瘤、神經(jīng)母細胞瘤、乳腺癌、肺癌、卵巢癌、結腸癌和胰腺癌患者中分離的γδT細胞能有效殺死腫瘤細胞系或原發(fā)腫瘤組織。但也有報道表明產(chǎn)生白細胞介素-17(IL-17)的γδT細胞(γδ17T)的促腫瘤活性。γδ17T細胞分泌IL-8、腫瘤壞死因子(TNF)和粒細胞巨噬細胞集落刺激因子,在腫瘤微環(huán)境(TME)中誘導MDSCs積累并驅動促腫瘤炎癥。


這是一種前饋反應,腫瘤的發(fā)展劫持了肺中現(xiàn)有的免疫細胞,通過依賴定居細菌的機制,利用它們來達到有利于自身生長的優(yōu)勢,形成一個進一步促進腫瘤生長的惡性循環(huán)。


那么如果沒有細菌的刺激,肺部腫瘤的生長趨勢是否會減弱呢?研究人員對此做了檢驗:生活在無菌環(huán)境中的肺癌小鼠,肺部的免疫細胞沒有出現(xiàn)反應,與此同時,形成的肺部腫瘤明顯要少于在那些在無菌環(huán)境中出生和成長的老鼠。


以上發(fā)現(xiàn)給科學家們以新思路:既然細菌對肺癌生長有如此之影響,那消滅細菌又會帶來怎樣的結果呢?


在肺癌小鼠長出腫瘤的兩周或七周后,科學家給它們開了些抗生素。治療結果喜人!用抗生素治療后,小鼠的腫瘤縮小了近一半!鑒于細菌會激活體內的免疫細胞引起炎癥,研究人員也嘗試了用藥物阻斷γδ T細胞或細胞因子,發(fā)現(xiàn)消炎藥有和抗生素類似的效果,小鼠的腫瘤縮小了。


研究人員認為,這些藥物可能值得在人類身上進行檢測,因為當他們分析人類肺部腫瘤時,他們發(fā)現(xiàn)的細菌信號與那些發(fā)展成癌癥的老鼠相似。人肺腫瘤樣本中γT細胞的數(shù)量也異常地高。

 


“如果我們可以特異性地阻斷那些造成后續(xù)免疫反應的細菌,或者如果我可以阻斷細胞因子及其下游的致病因子,都有可能治療肺癌,”Jin博士表示,“我們下一步要做的是進一步確認哪些細菌菌落會影響腫瘤細胞發(fā)生發(fā)展,以便更好地對癥下藥?!?/strong>

    

微生物和腫瘤之間的相關性仍在不斷地被揭露?;蛟S抗炎治療會抑制癌癥的發(fā)生發(fā)展,但同樣,細菌耐藥性仍然是需要我們要克服的困局,未來,我們任重道遠,也希望,未來,我們能攻無不克。


參考文獻

Chengcheng Jin, Georgia K. Lagoudas,Chen Zhao Commensal Microbiota Promote Lung Cancer Development via gd T Cells

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