大肠杆菌（Escherichia coli）是一种常见于人体肠道的细菌家族。科学家发现，这种细菌释放的一种毒素与某些结直肠癌病例有关。
目前尚不清楚为什么过去二十年间，55岁以下人群的结肠癌病例翻了一番，这一惊人的增长让医生和癌症研究人员感到震惊。但部分原因可能是由某些大肠杆菌和其他细菌产生的毒素——colibactin。本周发表的一项研究发现，这种DNA损伤毒素与年轻患者的结肠癌之间存在强烈关联。
位于加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究团队分析了来自四大洲近1000名结直肠癌患者的组织样本。他们发现大多数患者体内的癌症带有表明曾接触过colibactin的突变。
“你可以把它想象成细菌用来对抗其他细菌并自我防御的武器系统，”该研究的主要作者Ludmil Alexandrov说，这项研究本周发表在《自然》杂志上。
令人惊讶的是，40岁以下患有早发性结肠癌的人比70岁以上的患者携带这些突变的可能性高3到5倍。
研究人员认为，在某些人中，这种细菌武器——技术上称为“基因毒素”——可能会针对他们的肠道细胞，引发突变，从而增加他们患结直肠癌的风险。
根据他们的数据，这种暴露并不是在癌症诊断时持续存在的，而是似乎发生在儿童时期。
“我们的估计是，这种情况发生在生命最初的10年内，”Alexandrov说。“因此，如果你在5岁时发生这种突变，那么你患结直肠癌的时间将提前20到30年。”
虽然这项研究表明了强烈的关联，但数据不能证明colibactin直接导致这些患者在更年轻的时候患上癌症。而且，该领域的研究人员并不期望大肠杆菌或任何单一微生物成为结直肠癌激增的关键因素。
“这太简单了，”佛罗里达大学的微生物组研究员Christian Jobin说。
更有可能的是，colibactin——在大肠杆菌中被广泛研究，但也由其他细菌产生——是许多因素之一，这些因素共同作用，使某些人更快地发展成癌症。
这项研究是解开年轻人结直肠癌发病率上升之谜的新线索。科学家们认为，包括饮食、久坐生活方式、药物等环境因素的综合作用正在推动这一急剧上升的趋势。这些因素可能对肠道中的微生物如大肠杆菌产生下游影响。
“这一直非常令人困惑，”Fred Hutchinson Cancer Center的胃肠病学家Neelendu Dey说，他的实验室专注于肠道微生物组。“可能导致癌症风险的微生物很难理解。”
大肠杆菌所属的微生物家族实际上是你生命早期阶段最普遍的细菌类型。换句话说，它并不是需要消除的新感染源。
大约20%到30%的人携带能够合成这种毒素的大肠杆菌菌株，但这并不意味着它一定会产生“有害影响”，Jobin说，他的实验室在相关研究中处于领先地位。
另一个谜团是，并不是所有结直肠癌患者都具有colibactin相关突变的特征。
有一些因素可能促使细菌以这种方式行为，也许给它们提供了生长优势。“是什么触发了这种武器或其部署？”Jobin说。“我们不知道，但我们必须考虑环境。”
“我们知道，一些产生colibactin的大肠杆菌会受到饮食、炎症和药物的影响，”他补充道。
Jobin说，新的研究是“极好的”，因为它将动物的早期临床前研究与“现实生活中的真人”联系起来，开辟了新的研究途径。
在动物身上进行的研究表明，colibactin暴露可以促进癌症的发展。例如，删除负责产生这种毒素的大肠杆菌的基因区域实际上可以使细菌无法在动物中促进癌症。喂食动物更多或更少的纤维可以影响肿瘤生长。
因为研究人员对全球各地患者的癌症进行了基因组测序，Alexandrov说，他们可以判断出与colibactin相关的突变在非洲和亚洲的一些“农村、非工业化”地区实际上非常罕见，而在美国和西欧则更为频繁。
这一证据，加上这些突变是由于儿童时期暴露的结果，使他们提出了几个假设。他认为，一些主要的嫌疑因素包括分娩方式（剖腹产与阴道分娩）、母乳喂养、抗生素使用以及营养，例如儿童是否食用了超加工食品。
“所有这些因素都被认为会显著影响微生物组，也有一些证据表明它们可能会影响这种[产生colibactin]的细菌，但我们确实需要仔细研究每一个因素。”Dey认为这些都是合理的，特别是抗生素，因为其他研究小组已经将早期抗生素使用与后期结直肠癌风险增加联系起来。
更广泛地说，他希望研究人员最终能找到作为生物标志物的微生物，用于识别有患癌前病变风险的人群。并且，或许在未来，可以设计出针对像colibactin这样的毒素的药物来抵消其有害影响。
“当然，这听起来很简单，但我们需要承认在其他背景下学到的生态学教训，”他说。“当你试图去除或引入一个物种时，可能会产生你没有预料到的效果，所以这一切都需要非常谨慎地进行。”
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