关于肿瘤微生物的报道近两年连续登上Nature、Science、Cell 杂志
癌症组织里藏了各种细菌,甚至还有大量真菌
科学家认为,它们有望成为癌症检测的工具
你如果通过搜索引擎查找关于肿瘤的图像,可能会看到几簇色彩鲜艳的癌细胞,外加单调的健康组织作为背景板。
而对于以色列魏茨曼科学研究所的癌症生物学家莉安·哈齐扎(Lian Narunsky Haziza)来说,一块小肿瘤就是一片菌天地,可能包含数十种、数百万个微生物。
“我认为癌变组织是一个生态系统,癌细胞们并不孤单。”
科学家早就知道我们的身体是微生物的家园,不过长期以来肿瘤一直被视作无菌。而最近几年的新发现打破了既有观念,证明肿瘤内充满微生物。
2020年,几个研究小组发现,肿瘤是各种细菌混合物的家园。今年9月,发表于《细胞》杂志的两项研究发现,许多真菌也栖息于肿瘤。
事实证明这类肿瘤微生物组因癌症类型不同而各具特色。正因如此,研究者有望根据其独特性,通过测量它们释放给血液的微生物DNA,来识别某种潜在肿瘤的早期迹象。
部分研究结果已经提示我们,微生物似乎会令肿瘤更具侵袭性,以及对于治疗的抵抗性;若有更多事实确证此类推测,那么我们有理由相信,攻击肿瘤的微生物群以及肿瘤本身,大概会是对抗癌症的一种好方法。
通过DNA搜寻细菌踪迹
就像从干草堆里挑针头
过去20年间,科学家在口腔拭子、皮肤刮屑和粪便中寻找微生物DNA,以求揭示人体微生物的全貌。这些调查已确定了数千种无害生活于健康人体内的物种,总数约为38万亿,许多曾被认为无法居住菌群的器官最终被证明拥有自己的微生物组。
2017年,施特劳斯曼和同事偶然发现了生活于胰腺肿瘤内的细菌。另一方面,他们尝试揭示“为何某些肿瘤能抵抗化疗药物”,最后发现,原来有种能阻断药物的细菌居留其中。
有了上述成果的激励,施特劳斯曼等人开始大规模调查来自7种癌症、超过1000个肿瘤的细菌。2020年,他们于《科学》发文称,上述7类肿瘤内均潜伏着微生物。
大约同一时间,加州大学圣迭哥分校(UCSD)的一组科学家也开始利用DNA数据库进行搜索。该数据库于2000年代初期收集了关于不同类型癌症的海量DNA数据,旨在帮助科学家发现肿瘤基因中的突变(这些突变使癌细胞不受控制地生长)。
UCSD团队判断,DNA数据库可能还包含了肿瘤内细菌DNA的信息。但他们面对一个重大技术挑战,那就是“从6万亿个基因片段中筛选出自己的目标”,其难度不亚于“从干草堆里找出针头”。
UCSD团队的搜索工作花费了数年时间,收获的结果是,在32种癌症的DNA数据中,确实有一小部分属于细菌而非人类。
这项工作于2020年发表在《自然》,团队主要成员格雷戈里·塞皮奇-普尔(Gregory Sepich-Poore)博士署名论文第一作者。此后,普尔等人与施特劳斯曼团队合作,开始研究肿瘤是否也含真菌。
肿瘤真菌花开各部
有望助力癌症检测?
真菌是生命进化史上最成功的故事之一,种类繁多,其成员包括林中蘑菇、发酵面包和啤酒酵母,以及造福人类的青霉菌。
所有真菌共有的特征之一是其进食方式,它们会喷出酶用于分解周围的有机物,也能产生大量孢子,后者可在各种极端条件下存活数年。
人类经常接触真菌,例如皮肤沾上了孢子,抑或吃下了被真菌搭便车的食物。它们中大多数都不会长留人体,但一部分物种已经适应人体生活。皮肤真菌可分解油脂,另一些则能以口腔和消化道处的糖分为食——还存在若干不为人知的真菌。
纽约威尔康奈尔医学院的免疫学家伊利扬·伊利耶夫(Iliyan Iliev)如此说道:“关于人体内的真菌,我们知道的太少。”
UCSD和魏茨曼的联合团队是怎样在肿瘤内搜寻真菌的呢?
与查找细菌的方式差不多,他们深入了癌症基因组数据的汪洋大海。此外,他们也检查了施特劳斯曼此前收集的肿瘤。
结果显示,他们检查的35种肿瘤全部都含真菌,且每种类型都有其独特的真菌种类组合。
话分两头,伊利耶夫和同事也找到了肿瘤内的真菌,而且这些含菌肿瘤分布于人体7个部位:口腔、食道、胃、结肠、直肠、乳房和肺。
如前文所述,上面这两项工作均于今年9月发表至《细胞》杂志。
值得一提的是,普尔和他在UCSD的同事成立了一家名为Micronoma的公司,将自己的研究转化为癌症血液检测工具:通过观察肿瘤内真菌和细菌脱落的DNA,他们能准确预测微生物来自何种癌症。
另一方面,普尔团队和伊利耶夫团队都发现了微生物与癌症不良后果的相关性。以后者为例,他们观察到胃癌患者肿瘤内热带假丝酵母(Candida tropicalis)的存在与更高死亡风险相关。
此外,某些微生物可能不仅以肿瘤为居所,还会帮助肿瘤生长,因为它们能够令肿瘤躲开免疫系统并扩散全身,还具备中和药物的效用。
资料来源
A New Approach to Spotting Tumors: Look for Their Microbes