在一项新的研究中，来自中国西湖大学的研究人员报道，肿瘤驻留的胞内细菌通过增强宿主细胞抵抗血液中机械压力的强度，促进肿瘤进展期间的癌细胞存活，从而促进癌症转移。相关研究结果于2022年4月7日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Tumor-resident intracellular microbiota promotes metastatic colonization in breast cancer”。论文通讯作者为西湖大学的蔡尚（Shang Cai）博士。
蔡博士表示，“我们的研究揭示了癌细胞的行为也受到隐藏在肿瘤内的细菌的控制，而肿瘤的大部分起初被认为是无菌的。这种细菌参与不同于大多数癌症治疗药物靶向的遗传、表观遗传和代谢成分。然而，我们的研究并不意味着在癌症治疗期间使用抗生素将使患者受益。因此，如何控制肿瘤内的细菌以改善未来的癌症治疗仍然是一个重要的科学问题。”
细菌在影响癌症易感性和肿瘤进展方面发挥着关键作用，特别是在结直肠癌中。然而，新的证据提示着在广泛的癌症类型中，如胰腺癌、肺癌和乳腺癌，它们也是肿瘤组织本身不可或缺的组成部分。细菌特征与癌症风险、预后和治疗反应有关，但肿瘤驻留细菌在肿瘤进展中的生物学功能仍不清楚。
这些细菌是肿瘤进展的乘客还是驱动者一直是一个有趣的问题。蔡博士说，“被细菌劫持的肿瘤细胞可能比以前认为的更常见，这突显了了解肿瘤驻留细菌群落在癌症进展中的确切作用的广泛临床价值。”
图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.02.027。
为了解决这个问题，蔡博士和他的合作者使用了一种乳腺癌MMTV-PyMT转基因小鼠模型。他们检测到在正常小鼠乳腺中，每克组织平均含有1.7×104个细菌，相比而言，每克乳腺肿瘤组织的细菌载量高出近10倍。肿瘤组织中的细菌密度随着肿瘤大小的增加而保持相对稳定。这些肿瘤内细菌可以用各种方法进行培养。从肿瘤中分离出的细菌主要含有葡萄球菌、乳酸菌、肠球菌和链球菌。有趣的是，乳腺肿瘤组织显示厌氧菌急剧减少，兼性厌氧菌明显增加，这表明肿瘤中存在动态的氧微环境。这些数据共同证实了PyMT自发性肿瘤含有大量的活细菌。
进一步的实验表明大量肿瘤驻留细菌存在于肿瘤细胞的细胞质中，而不是存在于胞外空间，而且据估计细菌与肿瘤细胞的比例为3%。这些胞内细菌在无法渗透宿主细胞的抗生素（氨苄青霉素和庆大霉素）处理后存活下来，但在在细胞穿透性强的多西环素处理后不能存活，这表明它们是活的有机体。
他们发现，这些细菌可以与癌细胞一起通过循环系统，在肿瘤转移中发挥关键作用。具体来说，这些乘客细菌能够调节细胞肌动蛋白网络，并促进细胞在抵抗血液的抗机械压力的过程中存活下来。
蔡博士说，“我们最初对如此低丰度的细菌能够在癌症转移中发挥如此关键的作用感到惊讶。更令人吃惊的是，只需向乳腺肿瘤注射一针细菌就能使原本很少转移的肿瘤开始转移。细胞内的细菌群可能是在一系列癌症类型中早期预防癌症转移的潜在靶标，这比后期治疗要好得多。”
尽管这项新的研究揭示了肿瘤内细菌在促进癌细胞转移定植方面的明确作用，但是研究人员并不排除肠道微生物组和免疫系统可能与肿瘤内细菌一起作用，决定了癌症进展。在未来，进一步深入分析细菌如何入侵肿瘤细胞，细胞内细菌如何整合到宿主细胞系统中，以及含细菌的肿瘤细胞如何与免疫系统相互作用，将为在临床上如何正确给送抗生素治疗癌症提供新的见解。
参考资料：
1. Aikun Fu et al. Tumor-resident intracellular microbiota promotes metastatic colonization in breast cancer. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.02.027.
2. Evidence in mice that bacteria in tumors help cancer cells metastasize
https://medicalxpress.com/news/2022-04-evidence-mice-bacteria-tumors-cancer.html
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