科學家揭秘！特定大腸桿菌成結腸癌幕後黑手

科學家們已經揭示了腸道中的某些大腸桿菌是如何通過與腸道細胞結合並釋放一種破壞 DNA 的毒素來促進結腸癌的。這項研究在《自然》雜誌上發表，爲潛在降低癌症風險的新方法提供了線索。該研究由 Lars Vereecke 教授（VIB-UGent 炎症研究中心）和 Han Remaut 教授（VIB-VUB 結構生物學中心）的團隊進行。

結腸癌是第三大最常見和最致命的癌症類型。令人震驚的是，其發病率正在上升，尤其是在年輕人中。新出現的證據表明，腸道微生物羣（即我們腸道中主要由健康細菌組成的集合體）中的某些細菌，能夠通過很大程度上未知的機制來促進結腸癌的發展。

其中一種疑似促進癌症的細菌是 pks+大腸桿菌，它會產生一種稱爲“大腸菌素”的基因毒素。大腸菌素能夠與人類 DNA 相結合並對其造成破壞，引發突變，進而增加患癌風險。這些細菌及其誘導的突變在結腸癌患者中顯著過多。

到目前爲止，還不清楚 pks+大腸桿菌如何到達並損害腸道壁以促進癌症發展。Vereecke 教授和 Remaut 教授團隊的實驗表明，這些細菌在自由遊動狀態和附着在腸道組織襯裡（腸上皮）的模式之間切換。這種附着是通過特定的細菌菌毛來實現的。菌毛是細菌表面的細長蛋白質纖維，其末端是能夠與腸上皮細胞受體相結合的黏附素。

“我們發現這種菌毛結合顯著增加了結腸腫瘤的數量、大小和惡性程度，”該研究的第一作者莫德·詹斯（VIB-UGent）說。

“我們的實驗表明，pks+大腸桿菌與腸上皮的結合是結腸癌發展的關鍵步驟，”該研究的資深作者維雷克教授說。“我們發現，通過干擾這些細菌附着機制，腫瘤的發展可以得到極大的抑制。”

“我們能夠確定介導結腸細胞結合的特定細菌黏附素：FimH 和 FmlH，”該研究的共同第一作者瑪格達萊娜·科拉塔博士（VIB-VUB）說。“我們假設這些黏附素的結合使細菌能夠在上皮細胞附近產生基因毒素大腸桿菌素，從而導致 DNA 損傷和癌症發展。”

果不其然，該團隊證實，去除黏附素會讓細菌喪失傳遞大腸菌素以及造成 DNA 損傷的能力。

“基於我們的發現，我們測試了一種治療辦法，通過使用能阻止這些必需細菌黏附素結合的分子來防止細菌附着。值得一提的是，在臨牀前模型中，我們能夠大幅抑制 DNA 損傷和腫瘤的發展，”揚斯說道。

這種治療方法極具前景，因爲它能成功地針對有害的大腸桿菌菌株，而不像抗生素那樣對有益的腸道微生物產生影響。

研究人員還着重強調，西方的生活方式會讓我們的腸壁更易受到有害細菌的侵害，其中就包括 pks+大腸桿菌。

新的研究結果也給該領域一個普遍存在的謎團帶來了警示

一些被批准並用作益生菌（被認爲能夠促進健康的活細菌）的大腸桿菌菌株攜帶着 pks 基因

“我們表明，這些菌株確實會產生大腸桿菌素，而且它們表達了致病菌株用於把毒素遞送到上皮細胞的 FimH 和 FmlH 黏附素，”共同資深作者雷莫特教授說。“事實證明，這些菌株有着一種結合能力不太好的 FimH 變體，所以大腸桿菌素毒素無法抵達其目標。”

然而，作者證明，只需要幾個突變就足以恢復強大的 FimH 結合以及這些菌株的遺傳毒性活性，這突出表明，把它們視爲良性益生菌的這種看法可能需要重新斟酌。