尽管在癌症的预防和治疗方面取得了重大进展，但恶性肿瘤导致的死亡人数逐年稳步上升。在工业化国家，每两三个人中就有一个人在一生中患上一种癌症，而且这一趋势还在上升。长期以来，某些病原体，特别是病毒和细菌，被认为是癌症的潜在病因。三种病毒和一种细菌被认为是危险因素：人乳头瘤病毒、人乙型和丙型肝炎病毒，以及通常在胃中发现的幽门螺杆菌。但是除了这些众所周知的病原体外，一个健康的微生物群落，即体内微生物的整体和平衡，是否也在癌症的发展中起作用呢？
 
基尔大学Thomas Bosch教授领导的一个研究小组以简单的淡水水螅虫为实验模型，证明了在正常细菌群落的环境破坏之后，宿主有机体的组织可能会被环境中的细菌占据。与已经存在的微生物的接触会导致细菌因子的产生，这些细菌因子会对水螅细胞结构产生破坏作用，并最终引发肿瘤的形成。研究小组近日在著名的科学期刊《PLOS Pathogens》上发表了他们的研究成果，这些成果是在基尔大学合作研究中心(CRC) 1182"超有机体的起源和功能"框架下取得的。
 
 
癌症的进化起源
 
该研究小组先前对生命进化史上癌症起源的研究发现，促使他们使用进化的方法来研究癌症。几年前，研究人员已经使用了淡水水螅，一种从系统发育角度来说属于古老的多细胞生物，来证明原则上所有的多细胞动物都可以形成肿瘤。"我们相信癌症是生命进化早期向多细胞生物过渡的产物，"基尔大学细胞与发育生物学领域的研究人员、该研究的负责人Alexander Klimovich博士强调说。"由于所有的多细胞生物也拥有一个微生物群落，并与它们的微生物共生一起进化了数百万年，因此，假设微生物也参与了癌症的发展是合乎逻辑的。"
 
紊乱的细菌定植触发肿瘤形成
 
在实验室实验中，研究小组成员、博士生研究员Kai Rathje现在已经能够证明，在刺胞动物中，单个细菌物种及其在微生物群落内的相互作用具有这种因果关系。Klimovich强调："如果一种来自螺旋体门的外来细菌在微生物群落中变得越来越普遍，从而破坏了细菌在其组织中定植的平衡，那么水螅就会患上癌症。有趣的是，这些细菌只有在某些来自假单胞菌属的其他细菌存在的情况下才会产生有害影响，而这些细菌是微生物群落正常组成的一部分。"
 
因此，在刺胞动物中，微生物之间的相互作用参与了肿瘤的形成，最初的刺激也来自于环境的影响：微生物最初从周围的水中获取有害的螺旋体。然而，入侵的细菌只有在水螅组织已经被环境变化的因素削弱的情况下才能成功地在宿主组织中定植。这些因素包括温度的变化，以及由此引起的微生物定植的变化。研究人员能够通过实验证明，来自自然微生物群落的螺旋体和假单胞菌相互作用，从而显着改变它们的行为。当它们相遇时，这些细菌会改变它们的运动模式，并寻求与彼此的直接接触。结果，它们也开始表达不同的遗传信息，从而特别激活了对宿主机体有致病作用的因子。由于这些变化，刺胞动物组织内的微生物平衡被破坏，细胞结构随之改变，最终形成肿瘤。这些相互作用是如何在分子水平上发生的，以及哪些具体的生化机制参与了这种形式的癌症发展，是目前正在进行的研究的主题。
 
图片来源：Kiel Life Science
 
微生物与防护屏障同时存在
 
"我们的研究结果指向一个普遍原则，将扩大我们对所谓癌症的发病机制的理解，"Thomas Bosch说道。"新研究结果显示，癌症的发病机制中的一个重要方面涉及微生物相互作用--只有共同存在干扰微生物中的某些细菌相互作用才会导致肿瘤查。因此，在许多情况下，可能不是单一的恶意入侵者，而是作为一个整体的身体保护屏障的微生物群的功能失调，促进癌症的发展。"
 
这些发现提供了一个有希望的前景，因为微生物群落的保护功能可能在未来被使用--"微生物在体内的定植通常会平衡和保护有机体免受有害影响，甚至可能免受致癌影响，未来的研究将表明，微生物组维持健康屏障的能力，保护身体免受有害微生物的定植，是否也可以用于预防癌症。"在未来，可以有针对性地干预微生物组的组成。这样的操作可能会阻碍某些促癌细菌群落的建立，从而恢复微生物群落的健康平衡。然而，在实施这些预防措施或治疗之前，需要进行更广泛的基础研究。
 
参考资料：
 
【1】How the microbiome is involved in the development of cancer
 
【2】Kai Rathje et al. Dynamic interactions within the host-associated microbiota cause tumor formation in the basal metazoan Hydra， PLOS Pathogens (2020). DOI： 10.1371/journal.ppat.1008375