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最新研究发现:结肠癌或与口腔细菌有关

具核梭杆菌示意图。它会导致人类口腔中的多种疾病,新研究发现它的特定亚型与结肠癌有密切关联。

结肠是一个非常有用的器官,可从食物中挤出营养和水分,同时排出废物。但有时,少量异常细胞会在结肠内壁生长并转化为癌症。结肠癌相对常见,但很难发现。只能通过结肠镜检查或手术来确认。最近,年轻人中结肠癌发病率出现的上升,至今无法解释,这使得了解其发病机制以及预防措施变得更加紧迫。

确定结肠癌的成因是一场复杂而漫长的探索,3月20日发表在《自然》(Nature)杂志上的新研究就指出了一条有希望的线索——一种通常在人类口腔中发现的细菌。研究发现,“具核梭杆菌”(Fusobacterium nucleatum)亚种内的特定亚型与结肠癌的生长有关。研究作者表示,这些结果可能会带来更好的结肠癌无创诊断方法,甚至可能提出针对这些细菌消除肿瘤的新疗法。

具核梭杆菌与牙菌斑和牙龈炎相关,自然存在于口腔微生物组中。十年前,科学家发现这种细菌在结肠癌中的出现频率高于正常结肠组织。这项新研究的共同高级作者、弗雷德·哈钦森癌症中心的生物学家苏珊·布尔曼(Susan Bullman)说:“这特别有趣,因为这种微生物在未罹癌的人体中通常不会存在于口腔以下的消化道中。”

为进一步探索微生物与结肠癌的关系,布尔曼及其同事对结肠癌肿瘤内的具核梭杆菌进行了广泛的测序,并研究了微生物如何影响肠道环境。研究小组首先分析了结肠肿瘤中发现的具核梭杆菌的基因组,以便将其与口腔中发现的基因组进行比较。小组收集了大约100人的结肠肿瘤,然后将肿瘤打碎,并将其放置在琼脂平板上,让其中的微生物生长。

基因测序进行对比

从这些培养物中分离出具核梭杆菌后,科学家们进行了一种称为“长读测序”(long-read sequencing)的过程,以全面了解该细菌的基因组。该研究的第一作者玛莎·泽佩达-里维拉(Martha Zepeda-Rivera)表示,大多数传统测序方法都依赖于科学家所说的“短读”,这就像“组装一个无法了解其全貌的拼图”。“通过长读测序,就像用相机拍照一样,你可以得到完整的照片。”

研究小组把来自结肠癌组织的这些序列与来自健康个体口腔的具核梭杆菌的序列进行了比较。这揭示了一个亚种(称为“动物具核梭杆菌”)内的两个主要演化支,它们可以通过DNA碱基和编码蛋白质模式的差异进行区分。这两个演化支中的细菌在显微镜下也有不同的外观:第二个演化支中的样本比第一个演化支中的样本更长更薄。

来自结肠肿瘤的具核梭杆菌绝大多数落入第二演化支。这个分支的基因组似乎编码了一些特征,可助细菌在从口腔到肠道的危险旅程中生存下来,例如能在恶劣环境(如发炎的胃肠道)中获取营养或具有更好地侵入细胞的能力。弗雷德·哈钦森(Fred Hutchinson)癌症中心的遗传学家、该研究的共同高级作者克里斯托弗·约翰斯顿(Christopher Johnston)解释说,这些微生物还具有细菌中“最有效的耐酸性系统”之一,这使其能够耐受胃的酸性环境。

研究结果表明,第二个演化支中的微生物与结肠癌的相关性更强,这促使研究人员进一步探索这些微生物如何在小鼠模型中与肠道相互作用。他们给一组小鼠口服单剂量的来自第一个演化支的具核梭杆菌,另一组小鼠服用第二个演化支,然后计算形成的肿瘤数量。与接受第一个演化支的细菌或未接受细菌的对照小鼠相比,服用第二个演化支的小鼠出现了大肠肿瘤的数量明显增多。

当科学家们测量携带第二个演化支细菌的小鼠肿瘤内的代谢分子时,发现,与对照组和第一个演化支细菌组的小鼠相比,与氧化应激、癌细胞分裂和炎症造成的细胞损伤相关的分子更多。里维拉说,“这个结果支持第二演化支细菌会诱发发炎和癌变环境的观点。”

重大意义和未来方向

哈佛医学院病理学家荻野修二(Shuji Ogino,未参与这项新研究)表示,识别与结肠癌相关的具核梭杆菌变异体有助于深入了解其在疾病发展中的作用。不过,他指出,需要进一步的来自更多结肠癌患者的证据,也需要更多研究来了解细菌究竟是如何促进炎症和癌症进展的。

约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的生物学家辛西娅·西尔斯(Cynthia Sears)对这项研究进行了同行评审,他说,这项研究的结果也可能有助于寻找一种低成本、无创的策略来识别结肠癌高危人群。“我们需要一种方法,能够将风险较高的人筛检出来,”她补充道。西尔斯表示,可以开发一种测试,通过口腔拭子或粪便样本来简单地筛查这种细菌的存在。研究还发现,第二个演化支的细菌在结肠癌患者的粪便样本中也更为普遍。

除了预测癌症的诊断工具外,布尔曼、约翰斯顿和里维拉还设想开发一种针对第二个演化支中的动物具核梭杆菌的疫苗。这种方法类似于针对人类乳突病毒的疫苗,即开发专门针对与疾病最相关的某种病毒亚型的疫苗。

研究作者表示,这项新发现是了解如何利用这些微生物来应对结肠癌的重要一步。“由于我们确定了肿瘤的特定演化支,它就如同提供了一个路线图,”约翰斯顿说,“现在我们已经明确指出了下一步研究的那些不同之处。”◇#

责任编辑: 李华  来源:大纪元记者林达编译 转载请注明作者、出处並保持完整。

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