Science重大突破！肿瘤里发现大量细菌！

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癌细胞是细菌的安乐窝。这个结论来自于对1000多个不同人类癌症的肿瘤样本的严格研究。这项由魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)领导的研究发现，从大脑到骨骼再到乳腺癌，所有癌症类型的细胞中都存在着细菌，甚至还发现了每种癌症中都存在着独特的细菌种群。

研究表明，了解癌细胞和它的"微型微生物组"之间的关系可能有助于预测某些治疗的潜在有效性，或者可能为今后操纵这些细菌以增强抗癌治疗的作用指明方向。这项研究的结果发表在Science杂志上。

几年前，该研究所分子细胞生物学系的Ravid Straussman博士发现了潜伏在人类胰腺肿瘤细胞内的细菌；这些细菌被证明可以通过"消化"和灭活这些药物来保护癌细胞免受化疗药物的侵袭。

当其他研究也在肿瘤细胞中发现细菌时，Straussman和他的团队怀疑这样的宿主是否可能是一种规则，而不是例外。

为了找到答案，Straussman课题组的Deborah Nejman和Ilana Livyatan博士以及复杂系统物理部门的Garold Fuks博士与世界各地的肿瘤学家和研究人员一起工作。这项工作也由以色列开放大学数学和计算机科学系的Noam Shental博士领导。



最终，该小组进行了一项详细的研究，以高分辨率描述这些癌症中的细菌--包括大脑、骨骼、乳房、肺、卵巢、胰腺、结肠直肠和黑色素瘤。他们发现，从大脑到骨骼的每一种癌症都有细菌，不同的癌症类型有不同的细菌种类。

然而，乳腺癌的细菌数量和多样性最高。研究小组证明，与正常乳腺肿瘤周围的组织相比，在乳腺肿瘤中可以发现更多的细菌，而且一些细菌优先在肿瘤组织中发现，而不是在肿瘤周围的正常组织中。

为了得到这些结果，团队必须克服几个挑战。首先，肿瘤样本中的细菌数量相对较小，研究人员必须找到方法来集中研究这些细胞内的微小细胞。他们还必须消除任何可能的外部污染。为此，他们使用了数百个阴性对照，并创建了一系列的计算过滤器，以清除任何可能来自肿瘤样本外部的细菌的踪迹。

该团队能够直接从人类乳腺肿瘤中培养细菌，他们的结果证明，在这些肿瘤中发现的细菌是活的。这些细菌的电子显微镜显示，它们更喜欢在癌细胞内的特定位置--靠近细胞核。

不同的细胞有不同的细菌研究小组还报告说，细菌不仅存在于癌细胞中，还存在于肿瘤内的免疫细胞中。Straussman说："这些细菌中的一些可能会增强抗癌免疫反应，而另一些可能会抑制这种反应--这一发现可能与了解某些免疫疗法的有效性特别相关。"事实上，当研究小组比较了来自黑素瘤样本组的细菌后，他们发现对免疫治疗有反应和反应较差的黑素瘤中有不同的细菌富集。


图片来源：Weizmann Institute of Science

Straussman认为，这项研究还可以解释为什么有些细菌喜欢癌细胞，以及为什么每种癌症都有自己的典型微生物群：差异显然归结于在每种肿瘤细胞环境中提供的环境。

也就是说，细菌可能依靠某些代谢产物生存，这些代谢产物是由特定的肿瘤产生的或储存在特定的肿瘤中。例如，当研究小组将吸烟者肺肿瘤中发现的细菌与从未吸过烟的病人的细菌进行比较时，他们发现了差异。

当研究人员比较这两组细菌的基因时，这些差异更加明显：吸烟者肺癌细胞中的基因有更多的基因来代谢尼古丁、甲苯、苯酚和其他在香烟烟雾中发现的化学物质。

除了显示一些最常见的癌细胞中独特的细菌种群外，研究人员认为，他们所开发的方法可以用来回答一些关于这些细菌扮演的角色的关键问题：是细菌吃癌细胞的盈余代谢物，还是为细胞提供一个服务？它们在什么阶段定居？它们如何促进或阻碍癌症的生长？它们对各种抗癌治疗的反应有什么影响？

"肿瘤是一种复杂的生态系统，除了癌细胞、免疫细胞、基质细胞、血管、神经和其它成分外，所有这些都是我们所说的肿瘤微环境的组成部分。我们的研究，以及其他实验室的研究，清楚地表明，细菌也是肿瘤微环境的一个组成部分。"Straussman说："我们希望，通过找出它们如何确切地适应一般的肿瘤生态，我们可以找出治疗癌症的新方法。"

参考资料：Deborah Nejman et al. The human tumor microbiome is composed of tumor type-specific intracellular bacteria.Science  29 May 2020：Vol. 368， Issue 6494， pp. 973-980 DOI：10.1126/science.aay9189Cells inside cells：the bacteria that live in cancer cells