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微生物在癌症的发展和治疗中的作用

作者:Scott J. Bultman来源:CA

人体内大量的微生物群影响肿瘤易感性,部分原因是它们的巨大代谢能力及其对免疫细胞功能的深刻影响。15%到20%的癌症病例是由病原微生物驱动肿瘤引发的。

基于宏基因组测序的微生物研究,我们知道更大数量的恶性肿瘤是与一种共生菌群组成的改变(失调)有关。

虽然相关研究无法区分是否是微生物的改变导致或影响癌症,但利用殖入一种或多种特定细菌的悉生小鼠模型,通过严格控制的临床前研究,确认它是一种致病原因。

这些研究表明,微生物可以通过不同的机制改变肿瘤的易感性和进展,如调节炎症,诱导DNA损伤,以及产生与肿瘤发生或肿瘤抑制有关的代谢产物。越来越多的证据表明微生物可以被用来改善癌症治疗。

肠道菌群改变肠道屏障功能,从而间接改变免疫细胞反应。结肠上皮是一个单层细胞层,它将管腔内无数的微生物从上皮内淋巴细胞和固有免疫系统和适应性免疫系统的细胞中分离出来。

微生物来源的丁酸盐可以诱导初始T细胞和树突状细胞为调节性T细胞

通过将益生菌作为检查点免疫疗法的佐剂,或者设计针对微生物酶的小分子,可以利用微生物群来改善癌症治疗。

炎症和癌症之间的联系对CRC尤为强烈。有炎症性肠病慢性结肠炎患者有2倍到10倍得CRC的风险,而阿司匹林和其他非甾体抗炎药对CRC比其他癌症有较强的保护作用。

利用小鼠模型的临床前研究,支持肠道微生物介导的炎症和CRC有关联。将结肠健康的IL-10基因敲除小鼠保持在一个无菌的环境,但他们在简化接收从SPF小鼠移植的粪便菌群后,很快产生结肠炎。这一发现支持的这个想法,IL-10是一种免疫抑制性细胞因子,防止针对共生的肠道菌群的不适当的免疫反应。

对比野生型小鼠,针对氧化偶氮甲烷(AOM)治疗, 带有常规微生物的炎症型IL-10基因敲除小鼠 显著增加了结肠肿瘤的外显率和多样性


实用意义

维持生物多样性对人类健康是至关重要的。

应采取措施防止滥用抗生素的使用。

此外,鼓励多样化的、以植物为基础的饮食,有助于微生物多样性。

精准医学方法应包括微生物组的差异,还有遗传背景的差异性。

化疗/免疫疗法的疗效可能取决于个体的微生物群。


Gut Microbiota Have Differential Effects on Tumorigenesis in the Gastrointestinal (GI) Tract and at Distant Sites.


Microbial Mechanisms of Oncogenesis and Tumor Suppression. Microbiota can contribute to oncogenesis (Top, black arrows) or tumor suppression (Bottom, white arrows) by a variety of molecular mechanisms, which are listed at the end of each line.


CRC:结直肠癌(colorectal cancer)

AOM: azoxymethane


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原文标题

The role of the microbiome in cancer development and therapy

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