癌细胞是细菌的安乐窝。这一结论来自于对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的研究人员领导的研究发现,从脑癌到骨癌再到乳腺癌,所有类型的癌症细胞内都存在细菌,甚至还发现了每种癌症中存在的独特细菌群。这项研究表明,了解癌细胞与其“微型微生物组”之间的关系可能有助于预测某些治疗方法的潜在效果,或者可能在未来指出操纵这些细菌以增强抗癌治疗效果的方法。这项研究的结果发表在《科学》杂志的封面上。

几年前,魏茨曼大学分子细胞生物学系的拉维德·施特劳斯曼博士发现了潜伏在人类胰腺肿瘤细胞内的细菌。研究表明,这种细菌通过“消化”和灭活化疗药物,保护癌细胞免受化疗药物的侵害。当其他研究也在肿瘤细胞中发现细菌时,施特劳斯曼博士和他的团队想知道,这种寄主可能是一种规律,而不是例外。为了找到答案,dr。施特劳斯曼小组的黛博拉·内曼和伊拉娜·利维亚坦以及魏茨曼复杂系统物理系的加罗德·福克斯博士与一个由肿瘤学家和研究人员组成的全球团队合作。这项工作也是由以色列开放大学数学和计算机科学系的Noam Shental博士领导的。

该团队最终将以高分辨率详细描述生活在这些癌症中的细菌——脑癌、骨癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌、结肠直肠癌和皮肤(黑色素瘤)。他们发现每一种癌症都含有细菌,而不同类型的癌症含有不同种类的细菌。然而,乳腺癌的细菌数量最多,种类也最多。科学家们证明,在乳腺肿瘤中发现的细菌比在肿瘤周围的正常乳腺组织中发现的细菌多得多,而且一些细菌优先出现在肿瘤组织中,而不是在肿瘤周围的正常组织中。

为了得到这些结果,研究小组必须克服几个挑战。首先,肿瘤样本中的细菌数量相对较少,研究人员必须找到方法来关注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,并创建了一系列计算过滤器,以去除任何可能来自肿瘤样本外部的细菌痕迹。

该团队能够直接从人类乳腺肿瘤中培养细菌,结果证明这些肿瘤中发现的细菌是活的。电子显微镜显示,细菌更喜欢栖息在癌细胞内的一个特定位置:靠近细胞核。

研究小组还报告说,细菌不仅存在于癌细胞中,也存在于肿瘤内的免疫细胞中。“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它——这一发现可能与了解某些免疫疗法的有效性特别相关,”施特劳斯曼博士说。事实上,当研究小组比较来自黑色素瘤样本组的细菌时,他们发现,在对免疫治疗有反应的黑色素瘤肿瘤中,与对免疫治疗反应不佳的黑色素瘤肿瘤相比,不同的细菌被富集。

施特劳斯曼博士认为,这项研究也可以开始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典型的微生物群:这种差异显然归结为每种肿瘤细胞环境所提供的便利选择。也就是说,细菌可能以特定肿瘤类型过量产生或储存的某些代谢物为生。例如,当研究小组将吸烟者和从不吸烟的患者肺肿瘤中的细菌进行比较时,他们发现了差异。当研究人员比较两组细菌的基因时,这些差异更加明显:来自吸烟者肺癌细胞的细菌有更多的基因来代谢香烟中的尼古丁、甲苯、苯酚和其他化学物质。

除了表明一些最常见的癌症在其细胞内庇护着独特的细菌群外,研究人员认为,他们开发的识别每种癌症类型的特征微生物组的方法现在可以用来回答关于这些细菌扮演的角色的关键问题:细菌是癌细胞多余的代谢物的揩油者,还是它们为细胞提供服务?他们在什么阶段定居?它们是如何促进或阻碍癌症的生长的?它们对细胞对抗癌治疗的反应有什么影响?