​Cell論文詳解:細菌在癌症轉移中的重要作用及作用機制

論文題目:Tumor-resident intracellular microbiota promotes metastatic colonization in breast cancer 期刊:Ce...

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論文題目 :Tumor-resident intracellular microbiota promotes metastatic colonization in breast cancer

期刊 :Cell

影響因子 :41.58

作者及單位 :西湖大學生命科學學院蔡尚研究員 (通訊作者) ;西湖大學生命科學學院博士後付愛坤、西湖大學博士生堯冰清董婷婷為共同第一作者。

團隊簡介 :蔡尚博士團隊的研究主要以乳腺為模式器官,探討乳腺幹細胞在青春期、孕期、哺乳期對乳腺特定結構功能的維持,以及乳腺癌幹細胞在癌症的發生、發展、抗藥性、復發及轉移過程中的重要作用。

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研究背景

世界衛生組織 (WHO) 數據顯示,在2020年全球新發癌症中,乳腺癌成為全球第一大癌症,我國的乳腺癌發病率也在逐年攀升。作為常見的惡性腫瘤之一,影響乳腺癌生長的因素尚不清楚。傳統觀念認為,因為免疫系統的存在,腫瘤組織處於無菌狀態,但在近年來部分研究發現,細菌也是癌症本身的組成部分,它存在於結直腸癌以外更廣泛的癌症類型中,例如胰腺癌、肺癌、乳腺癌等,這類細菌絕大多數存在於細胞質內。那麼胞內菌在腫瘤發生、發展的過程中會産生什麼樣的影響?是否會促進腫瘤生長?這些問題還有待解決。

論文概述

2022年4月7日,西湖大學生命科學學院蔡尚團隊在 Cell 期刊線上發表了題為: Tumor Resident Intracellular Microbiota Promotes Metastatic Colonization in Breast Cancer 的研究論文。

該研究首次證實乳腺癌組織中存在多種獨特的 “胞內菌”,並揭示了它們在腫瘤轉移過程中所起的關鍵作用。這一理念是對傳統腫瘤轉移理論的重大突破,為深入理解腫瘤轉移及臨床治療乳腺癌提供了全新的思路。

研究思路及成果展示

1、確定“胞內菌”存在位置

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圖1:實驗證明腫瘤細胞中存在胞內菌

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圖2:16S熒光原位雜交(FISH)、脂磷壁酸(LTA)染色觀察胞內菌位置

通過qPCR (圖1A) 和細菌培養實驗 (圖1B) 發現乳腺腫瘤組織的微生物含量高於健康組織,高解析度的電鏡清晰地看到了細菌存在於細胞質內 (圖1C) ,通過16S熒光原位雜交 (FISH) 和脂磷壁酸 (LTA) 染色分析,發現了胞內菌存在於細胞核周圍 (圖2) 。上述實驗結果證實了胞內菌的存在。

2、清除胞內菌後腫瘤細胞轉移的情況

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圖3:清除腫瘤菌觀察肺轉移情況

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圖4:無菌小鼠實驗驗證腫瘤菌對肺轉移影響

對實驗小鼠體內注射不同抗生素以達到清除腫瘤菌群的目的 (圖3A) ,發現使用ATBx-IV或Dox-DW消除腫瘤微生物群可顯著抑制肺轉移,ATBx-DW可以消除腸道和腫瘤的微生物群,在降低腫瘤總重量的同時,也表現出抑制腫瘤轉移的作用 (圖3B, C) 。為了排除腸道菌的影響,研究人員對移植含菌PyMT腫瘤的無菌小鼠進行抗生素治療實驗 (圖4A) ,實驗發現清除腫瘤菌群之後,腫瘤重量並沒有受到影響,但肺轉移顯著下降 (圖4B, C) 。實驗證明腫瘤菌群很可能影響的是腫瘤的轉移過程,而不是生長。

3、胞內菌回輸對腫瘤細胞轉移的影響

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圖5:胞內菌回輸觀察肺轉移情況

研究推動將多種細菌分別回輸給經抗生素處理後的原發腫瘤,發現腫瘤細胞轉移能力顯著提升 (圖5A, B) ,證實了腫瘤菌群影響腫瘤轉移的作用。

4、胞內菌促進腫瘤細胞轉移的原理

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圖6:胞內菌促進腫瘤細胞轉移的原理

癌症細胞在轉移過程中,血管裏的血壓會對它造成損傷。胞內菌入侵腫瘤細胞後,會重塑細胞骨架,幫助腫瘤細胞抵抗血管裏的壓力,避免轉移過程中受到損傷。

5、小鼠實驗對於人乳腺癌研究的意義

研究團隊收集乳腺癌病人的腫瘤組織和淋巴結組織,通過16S測序分析各自菌群的組成。發現小鼠乳腺癌組織和人乳腺癌組織具有相似的微生物群落結構和動態變化。這表明,人乳腺癌菌群可能在癌症發生和進展中發揮相似的作用。

論文連結

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)00260-4

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