研究表明细菌可促进肺肿瘤的发展

麻省理工学院的癌症生物学家已经发现了一种新的机制,肺肿瘤可以利用它来促进自身的生存:这些肿瘤会改变肺内的细菌群,激发免疫系统产生炎症环境,进而帮助肿瘤细胞生长。

研究人员发现,在基因编程发展为肺癌的小鼠中,在无细菌环境中培养的小鼠比正常条件下培养的小鼠产生的肿瘤要小得多。此外,研究人员通过用抗生素治疗小鼠或阻断细菌刺激的免疫细胞,能够大大减少肺肿瘤的数量和大小。

研究人员说,研究结果提出了几种可能的发展新肺癌治疗策略。

“这项研究直接将肺部细菌负荷与肺癌发展联系起来,并开辟了肺癌拦截和治疗的多种潜在途径,”麻省理工学院Koch综合癌症研究所所长兼该论文的高级作者Tyler Jacks说。

Koch研究所博士后的Chengcheng Jin是该研究的主要作者,该研究出现在1月31日的Cell网络版上。

将细菌与癌症联系起来

肺癌是癌症相关死亡的主要原因,每年导致全球100多万人死亡。高达70%的肺癌患者也患有肺部细菌感染的并发症。在这项研究中,麻省理工学院的研究小组想知道在肺部发现的细菌种群与肺部肿瘤的发展之间是否存在任何联系。

为了探索这种潜在的联系,研究人员研究了表达癌基因Kras并缺乏肿瘤抑制基因p53的基因工程小鼠。这些小鼠通常会在几周内发展成一种叫做腺癌的肺癌。

小鼠(和人类)通常在肺部生长许多无害的细菌。然而,麻省理工学院的研究小组发现,在用于发展肺部肿瘤的小鼠中,肺部的细菌群体发生了巨大变化。总体人口显着增长,但不同细菌种类数量下降。研究人员并不确定肺癌是如何导致这些变化的,但他们怀疑肿瘤可能会阻塞气道并防止细菌从肺部清除。

这种细菌群体扩增诱导称为γδT细胞的免疫细胞增殖并开始分泌称为细胞因子的炎性分子。这些分子,特别是IL-17和IL-22,为肿瘤细胞创造了前瞻性的生存环境。它们还刺激中性粒细胞的活化,中性粒细胞是另一种释放促炎化学物质的免疫细胞,进一步增强了肿瘤的有利环境。

“你可以把它想象成一个前馈循环,形成一个恶性循环,以进一步促进肿瘤生长,”Jin说。“正在发展的肿瘤劫持了肺部现有的免疫细胞,通过依赖当地细菌的机制将它们用于自身优势。”

然而,在无菌环境中出生和饲养的小鼠中,没有发生这种免疫反应,并且小鼠发育的肿瘤要小得多。

阻止肿瘤生长

研究人员发现,当他们在肿瘤开始生长两到七周后用抗生素治疗小鼠时,肿瘤缩小了约50%。如果研究人员给予小鼠阻断γδT细胞或阻断IL-17的药物,肿瘤也会缩小。

研究人员认为,这些药物可能值得在人体中进行测试,因为当他们分析人类肺部肿瘤时,他们发现细菌信号的改变与发生癌症的小鼠相似。人肺肿瘤样品也具有异常高数量的γδT细胞。

“如果我们能够提出选择性阻断引起所有这些影响的细菌的方法,或者如果我们可以阻断激活γδT细胞或中和其下游致病因子的细胞因子,这些都可能成为潜在的新途径。治疗肺癌,“金说。

许多此类药物已经存在,研究人员正在测试他们的小鼠模型中的一些,希望最终在人体中进行测试。研究人员还在研究确定哪些细菌菌株在肺部肿瘤中升高,因此他们可以尝试寻找能够选择性杀死这些细菌的抗生素。

该研究的部分资金来自国防部颁发的肺癌概念奖,国家癌症研究所的癌症中心支持(核心)资助,霍华德休斯医学研究所以及玛格丽特A.坎宁安癌症免疫机制研究奖学金。