科技前沿：首次證實(shí)細(xì)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(guó)乳腺癌發(fā)病率也在逐年攀升。作為女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，影響乳腺癌進(jìn)展的因素十分復(fù)雜且尚未明晰，科學(xué)家們一直致力于尋找導(dǎo)致乳腺癌惡化的驅(qū)動(dòng)力，希望能找到對(duì)應(yīng)的解決辦法。

西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院蔡尚團(tuán)隊(duì)4月7日在《細(xì)胞》（Cell）在線發(fā)表最新研究論文，在世界范圍內(nèi)首次證實(shí)乳腺癌組織中存在的多種獨(dú)特胞內(nèi)菌，在腫瘤轉(zhuǎn)移定植過(guò)程中至關(guān)重要。這一理念是對(duì)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(shí)的“對(duì)手”

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，因?yàn)槊庖呦到y(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(wú)菌狀態(tài)，腫瘤組織亦然。

但在2020年前后，以色列及美國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌也是癌癥本身的組成部分，它存在于結(jié)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(xì)菌絕大多數(shù)存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，稱之為胞內(nèi)菌。

科學(xué)家們猜測(cè)，正是因?yàn)榘麅?nèi)菌位于腫瘤細(xì)胞內(nèi)，所以才躲過(guò)人體免疫系統(tǒng)的攻擊，存活下來(lái)。

那么，胞內(nèi)菌在腫瘤發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程中扮演著什么樣的角色？是可有可無(wú)的旁觀者，還是推動(dòng)腫瘤進(jìn)展的參與者？

之前研究認(rèn)為，腸道菌群可以通過(guò)調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，或通過(guò)產(chǎn)生的代謝物間接調(diào)控癌癥的進(jìn)展，但至今沒(méi)有證據(jù)表明腫瘤細(xì)菌能直接參與癌癥的發(fā)生發(fā)展。尤其是在腫瘤中檢測(cè)到的細(xì)菌很少，讓人更加懷疑，這么低生物量的腫瘤微生物，能否對(duì)腫瘤進(jìn)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(xué)，曾在斯坦福大學(xué)干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究所工作7年，一直專注于乳腺癌研究?！白畛醯南敕▉?lái)自我在斯坦福做博士后時(shí)的一次探討：什么基因在影響乳腺癌腫瘤的發(fā)展。構(gòu)建誘導(dǎo)敲除基因的小鼠模型時(shí)，我意外地發(fā)現(xiàn)不需要敲除這個(gè)基因，只需要加入誘導(dǎo)劑（一種抗生素），腫瘤的轉(zhuǎn)移就會(huì)受到影響。我覺(jué)得很不可理解。”

2016年，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，抗生素又一次引起了蔡尚的關(guān)注。他敏銳地意識(shí)到，腫瘤的轉(zhuǎn)移可能與抗生素殺傷細(xì)菌的能力有關(guān)。他當(dāng)時(shí)便大膽假設(shè)：腫瘤里很可能存在細(xì)菌。

“當(dāng)時(shí)看來(lái)，這個(gè)假設(shè)有點(diǎn)‘瘋狂’。但科學(xué)家總要有點(diǎn)‘探險(xiǎn)’精神?！?017年，剛剛回國(guó)加入西湖大學(xué)的蔡尚，立即對(duì)這一問(wèn)題啟動(dòng)了專項(xiàng)研究。基于經(jīng)典的小鼠自發(fā)乳腺癌模型，蔡尚帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了嚴(yán)格的腫瘤菌群研究體系，探索腫瘤微生物在腫瘤進(jìn)展中的作用。

彼時(shí)，胞內(nèi)菌還是一個(gè)未被證實(shí)的猜想，他們的首要任務(wù)是找到“對(duì)手”。回頭看當(dāng)時(shí)的選擇，蔡尚仍心有余悸：“這個(gè)課題風(fēng)險(xiǎn)很大，充滿未知，當(dāng)我決定啟動(dòng)研究的時(shí)候，連腫瘤菌群是否真的存在都極具爭(zhēng)議。”

胞內(nèi)菌可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移

胞內(nèi)菌在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的含量很低，研究團(tuán)隊(duì)不斷改良檢測(cè)和染色方法，提高了靈敏度、信噪比和準(zhǔn)確性，終于觀察到小鼠腫瘤里的細(xì)菌定位，并通過(guò)高分辨率的電鏡清晰地看到了細(xì)菌存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。

探索這些細(xì)菌的功能成為蔡尚團(tuán)隊(duì)的工作重點(diǎn)。

一個(gè)簡(jiǎn)單的思路是：清除這些細(xì)菌，看看腫瘤會(huì)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(xì)菌？

無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循，團(tuán)隊(duì)成員從研究體系到實(shí)驗(yàn)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(gòu)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(shí)現(xiàn)“定向”清除腫瘤菌群的目的。

結(jié)果顯示，清除腫瘤菌群之后，腫瘤重量并沒(méi)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(zhǎng)，而是轉(zhuǎn)移過(guò)程。

基于此發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出假設(shè)：腫瘤組織中的胞內(nèi)菌會(huì)和腫瘤細(xì)胞一起遷移到達(dá)遠(yuǎn)端器官并影響轉(zhuǎn)移。也就是說(shuō)，腫瘤里的細(xì)菌會(huì)跟著腫瘤細(xì)胞一起跑到身體的其他部分。

為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，蔡尚團(tuán)隊(duì)對(duì)原位腫瘤、肉眼可見(jiàn)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(jìn)行細(xì)菌16S測(cè)序。分析結(jié)果顯示，早期肺轉(zhuǎn)移的細(xì)菌可能仍帶有原位腫瘤的菌群特征，而隨著腫瘤的生長(zhǎng)、擴(kuò)散，漸漸開(kāi)始受肺部微環(huán)境的影響。

再通過(guò)分離并染色循環(huán)腫瘤細(xì)胞，研究團(tuán)隊(duì)看到循環(huán)腫瘤細(xì)胞能帶著胞內(nèi)菌“跑到”遠(yuǎn)端器官；而回輸這些胞內(nèi)菌到腫瘤細(xì)胞內(nèi)，可以看到腫瘤細(xì)胞在人體內(nèi)“跑動(dòng)過(guò)程中的生存能力更強(qiáng)”，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(kāi)始轉(zhuǎn)移。

這有力地證明了胞內(nèi)菌可以促進(jìn)腫瘤細(xì)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(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移呢？蔡尚解釋說(shuō)，在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，癌癥細(xì)胞沒(méi)有我們想象中那么“威力無(wú)邊”，血管里的血壓（液流壓力）會(huì)對(duì)它造成損傷。但他們發(fā)現(xiàn)，胞內(nèi)菌入侵腫瘤細(xì)胞后，會(huì)通過(guò)特定的信號(hào)通路（RhoA-ROCK）重塑細(xì)胞骨架，幫助腫瘤細(xì)胞抵抗血管里的壓力，避免轉(zhuǎn)移過(guò)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(xì)胞擁有更強(qiáng)的能力跑到遠(yuǎn)端器官。

最后，研究團(tuán)隊(duì)從小鼠回歸到人體，收集了配對(duì)的乳腺癌病人的腫瘤組織、癌旁組織和淋巴結(jié)組織，用qPCR結(jié)合16S測(cè)序定量和定性地分析各自菌群的組成。結(jié)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(dòng)態(tài)變化，這表明，人乳腺癌菌群可能在人癌癥發(fā)生和進(jìn)展中起著相似的作用。

歷時(shí)近5年，從猜想、假設(shè)到一步步證實(shí)，蔡尚團(tuán)隊(duì)的研究鑒定了腫瘤微環(huán)境中長(zhǎng)期被忽視的新成分，揭示了影響腫瘤轉(zhuǎn)移的新因素，開(kāi)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(lǐng)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(fù)雜性，如何利用這一發(fā)現(xiàn)指導(dǎo)臨床治療仍是一個(gè)復(fù)雜而迫切的科學(xué)問(wèn)題，需要更多科研工作者去做大量基礎(chǔ)而扎實(shí)的工作?！痹诓躺锌磥?lái)，這項(xiàng)成果只是在乳腺癌研究領(lǐng)域打開(kāi)了一扇小窗，至于窗外的風(fēng)景如何，希望有更多后來(lái)者一起眺望。（本報(bào)記者 晉浩天 本報(bào)通訊員 張 弛）

責(zé)編：康玉潔

來(lái)源：光明日?qǐng)?bào)