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Science丨迄今最全面肿瘤微生物组研究表明:细菌在不同类型肿瘤中广泛存并形成独特群落

人类不同类型的肿瘤都有各自独特的细菌群落。这一结论来自于史上最全面的肿瘤微生物组研究——涉及7种人类癌症的1500多个肿瘤样本。

在这项发表于Science杂志的最新研究中,由以色列魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)科学家领导的国际研究团队发现,从脑癌到骨癌再到乳腺癌,大多数肿瘤及其邻近的正常组织中都有细菌存在,不同类型肿瘤甚至具有其独特的细菌群落。这项研究表明,了解肿瘤细胞及其微生物组之间的关系,可能有助于预测某些抗癌疗法的潜在有效性,或在将来通过“控制”这些细菌来增强癌症的治疗效果

此前,人们就在与微生物有着日常接触的组织(如胃肠道)肿瘤中发现了细菌,但这些细菌是否也存在于那些源于“无菌”组织的肿瘤之中则一直没有定论。此外,细菌的存在对于肿瘤是利是弊还尚不清楚。该论文通讯作者、魏茨曼科学研究所分子细胞生物学系Ravid Straussman博士几年前曾在人类胰腺肿瘤细胞中发现了潜伏的细菌;这些细菌被证明可以通过“消化”和灭活一些药物来保护癌细胞免受化疗的侵害。当其他研究者也在肿瘤细胞中发现细菌时,Ravid Straussman博士及其团队便开始怀疑这样的“宿主关系”可能是普遍存在的,而不是某个特例。

为了寻找答案,Ravid Straussman博士等人与世界各地的肿瘤学家和研究人员合作,从4个国家的9个医疗中心收集了1500多个不同类型肿瘤(包括黑色素瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胰腺癌、骨癌和脑癌)和相邻正常组织的样本。为了获得准确全面的研究结果,团队还必须克服以下几个挑战:首先,肿瘤样本中的细菌相对较小,研究人员必须找到方法来研究这些细胞内的微小细菌。其次,研究人员还必须消除任何可能的外部污染。为此,研究人员使用了数百个阴性对照,并创建了一系列算法以清除任何可能来自肿瘤样本外部的细菌的踪迹。为了以高分辨率描述这些样本中的微生物群落,研究团队采用16S核糖体基因测序和定量PCR等方法鉴定和量化了这些样品中存在的细菌。

研究团队最终发现,从脑部到骨骼的每种肿瘤都存在细菌,且不同类型肿瘤具有其独特的微生物组。其中,乳腺肿瘤所展现的细菌群落尤其丰富多样——细菌数量最多且种类最多。此外,与癌旁正常乳腺组织相比,乳腺肿瘤中可以发现更多的细菌,而且某些细菌更优先在肿瘤组织而不是周围正常组织中存在。更值得关注的是,研究小组还发现细菌不仅存在于癌细胞中,还存在于肿瘤内的免疫细胞中。Ravid Straussman博士表示:“这些细菌中的一些可能会增强抗癌免疫反应,而另一些可能会抑制这种反应——这一发现可能与了解某些免疫疗法的有效性特别相关。”

Ravid Straussman博士认为,这些差异可能部分归结于每种肿瘤细胞环境中细菌的代谢能力。也就是说,细菌可能依靠某些代谢产物生存,而这些代谢产物是由特定的肿瘤类型产生的或储存在特定的肿瘤类型中,一系列非小细胞肺癌中细菌的特定类型与诸如患者吸烟状况等因素存在的关联性也为此提供了线索。但研究小组也强调,仍需开展进一步的研究来确认并阐明这种潜在的相互作用,同时确认肿瘤内的细菌是否可以并如何促成肿瘤的发生、进展以及对治疗的反应。

Ravid Straussman博士最后总结道:“肿瘤具有复杂的生态系统,除了癌细胞、免疫细胞、基质细胞、血管、神经以及许多其他成分外,还包含我们所谓的肿瘤微环境的所有组成部分。我们的研究以及其他实验室的研究清楚地表明,细菌也是肿瘤微环境的组成部分。我们希望,通过了解它们如何精确地适应肿瘤的一般生态,我们可以找出治疗癌症的新方法。”

参考资料:

1.  Nejman, D., Livyatan, I., Fuks, G., Gavert, N., Zwang, Y., Geller, L. T., . . . Straussman, R. (2020). The human tumor microbiome is composed of tumor type–specific intracellular bacteria. Science, 368(6494), 973-980. doi:10.1126/science.aay9189

2. Cells Inside Cells: The Bacteria That Live in Cancer Cells

3. Tumor Microbiome Appears to Vary With Cancer Type

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本文由 测序中国 作者:白云 发表,转载请注明来源!

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