科技前沿：首次證實細菌可促使乳腺癌轉(zhuǎn)移

世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，在2020年全球新發(fā)癌癥中，乳腺癌成為全球第一大癌，我國乳腺癌發(fā)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(qū)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(fā)表最新研究論文，在世界范圍內(nèi)首次證實乳腺癌組織中存在的多種獨特胞內(nèi)菌，在腫瘤轉(zhuǎn)移定植過程中至關重要。這一理念是對傳統(tǒng)腫瘤轉(zhuǎn)移理論的重大突破，為深入理解腫瘤轉(zhuǎn)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(tǒng)觀念認為，因為免疫系統(tǒng)的存在，人體絕大多數(shù)組織器官（除腸道、口腔、皮膚外）內(nèi)部處于無菌狀態(tài)，腫瘤組織亦然。

但在2020年前后，以色列及美國科學家研究發(fā)現(xiàn)，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(shù)存在于細胞質(zhì)內(nèi)，稱之為胞內(nèi)菌。

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

那么，胞內(nèi)菌在腫瘤發(fā)生、發(fā)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(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，或通過產(chǎn)生的代謝物間接調(diào)控癌癥的進展，但至今沒有證據(jù)表明腫瘤細菌能直接參與癌癥的發(fā)生發(fā)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(chǎn)生重大影響。

蔡尚本科畢業(yè)于北大，博士畢業(yè)于印第安納大學，曾在斯坦福大學干細胞與再生醫(yī)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(fā)展。構建誘導敲除基因的小鼠模型時，我意外地發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)移就會受到影響。我覺得很不可理解?！?/p>

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(zhuǎn)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?！?017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?jīng)典的小鼠自發(fā)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(nèi)菌還是一個未被證實的猜想，他們的首要任務是找到“對手”。回頭看當時的選擇，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?！?/p>

胞內(nèi)菌可以促進腫瘤細胞轉(zhuǎn)移

胞內(nèi)菌在腫瘤細胞內(nèi)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(zhì)內(nèi)。

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(fā)生什么變化。常規(guī)的清除方法是使用抗生素。但如何確保抗生素只定向清除腫瘤細菌？

無經(jīng)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?lián)Q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(yōu)化抗生素的處理方法，調(diào)整抗生素組合種類和注射方式的搭配，最終實現(xiàn)“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(zhuǎn)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(zhuǎn)移過程。

基于此發(fā)現(xiàn)，研究團隊提出假設：腫瘤組織中的胞內(nèi)菌會和腫瘤細胞一起遷移到達遠端器官并影響轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移灶、含有微小轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(huán)境的影響。

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

這有力地證明了胞內(nèi)菌可以促進腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移。

為臨床控制腫瘤轉(zhuǎn)移提供全新視角

那為什么胞內(nèi)菌可以促進腫瘤細胞轉(zhuǎn)移呢？蔡尚解釋說，在轉(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)，胞內(nèi)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(zhuǎn)移過程中受到損傷。

這就完美解釋了為什么擁有胞內(nèi)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(tài)變化，這表明，人乳腺癌菌群可能在人癌癥發(fā)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(huán)境中長期被忽視的新成分，揭示了影響腫瘤轉(zhuǎn)移的新因素，開拓了腫瘤研究的新方向，為臨床控制腫瘤轉(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)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。（本報記者 晉浩天 本報通訊員 張 弛）

責編：康玉潔

來源：光明日報