侵袭性乳腺癌常常对用于治疗它的单克隆抗体药物产生抗性。这种抗性可能是因为肿瘤内存在的细菌所致。
(C)iStock, Nemes Laszlo
乳腺癌是美国女性中第二大最常见的癌症，截至2020年，也是全球女性中最常见的癌症。在15-20%的病例中，编码ErbB2的生长因子受体过度表达，增加了肿瘤的侵袭性，并导致更高的复发率和死亡率。药物曲妥珠单抗靶向这种蛋白质，但多达35%的患者不会立即响应，70%的患者在一年后会产生抗性。这种失败的机制尚不清楚。
一个可以帮助研究人员更好地理解肿瘤生长和治疗抵抗的因素是来自微生物组的细菌以及生活在肿瘤内的细菌的影响。“这是一个新兴领域，”弗吉尼亚大学的免疫学家梅兰妮·鲁特科夫斯基说。
其中，铜绿假单胞菌是最常见的乳腺肿瘤内细菌，但其作用尚不明确。中国科学院研究分子医学的化学家方晓红及其团队帮助阐明了铜绿假单胞菌信号分子N-(3-氧代十二酰基)高丝氨酸内酯（3oc）诱导免疫细胞凋亡的作用机制。在这项工作之后，方晓红解释说：“[我的研究生]问3oc是否也对肿瘤细胞有影响。”她指出，许多药物抗性研究忽略了肿瘤内细菌的贡献。
受到这一空白的激励，该团队在一项新研究中证明，铜绿假单胞菌产生的3oc确实促进了乳腺癌细胞对曲妥珠单抗的抗性。这项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果为了解肿瘤内细菌及其在化疗抵抗中的作用提供了见解。
“这为解决患者中出现的一些抗性机制打开了大门，实际上，微生物组可能是这些疗法抗性的内在驱动因素，”未参与该研究的鲁特科夫斯基说。
为了研究3oc对化疗抗性的影响，研究团队用不同剂量的3oc处理了三种乳腺癌细胞系72小时：高ErbB2表达且对曲妥珠单抗敏感、高ErbB2表达且对曲妥珠单抗耐药、低ErbB2表达。治疗以剂量依赖的方式增加了所有三种细胞系的药物抗性，包括以前敏感的细胞。与免疫细胞不同，在免疫细胞中3oc会阻止增殖并诱导凋亡，研究人员观察到这种分子不影响细胞的存活能力。
为了确定3oc如何影响乳腺癌细胞，研究人员比较了3oc处理前后mRNA的表达。当他们评估差异表达基因时，发现3oc激活了转化生长因子β（TGF-β）和ErbB2通路中的基因。
曲妥珠单抗通过结合ErbB2阻断其信号传导来抑制癌细胞生长，从而关闭这一重要的肿瘤途径。研究团队怀疑3oc可能通过TGF-β信号传导或ErbB2受体下游激活ErbB2途径，克服曲妥珠单抗的抑制作用。他们证实3oc磷酸化了TGF-β的一个信号转导器。用TGF-β抑制剂处理细胞可以阻止这种效应，从而防止ErbB2及其下游信号的刺激。
最后，研究人员调查了患者肿瘤样本中是否存在铜绿假单胞菌和3oc。他们在34个肿瘤中有7个通过定量PCR（qPCR）和荧光原位杂交（FISH）检测到了铜绿假单胞菌。对曲妥珠单抗治疗反应不佳的患者的肿瘤更有可能含有细菌。此外，他们在24个肿瘤中有8个通过液相色谱离子化串联质谱法检测到了3oc。这些发现提供了临床支持，表明至少在某些患者的肿瘤中存在铜绿假单胞菌，并且产生3oc可能导致化疗抗性。
哈佛医学院研究肠道微生物组对癌症免疫反应影响的癌症免疫学家弗朗西斯卡·加扎尼加虽然没有参与这项研究，但她表示，目前的研究展示了曲妥珠单抗抗性的一种潜在机制，并具有有趣的含义。然而，她补充说，在研究肿瘤中的细菌作用时，能够确认细菌的存在并且不是在准备过程中引入的污染是一个挑战。“未来我们需要关注的是，在进行这些研究时要非常小心污染，始终思考‘我的阴性对照是什么？’”
方晓红的团队在他们的qPCR研究中使用了多个阴性对照，并通过FISH观察到细胞内的铜绿假单胞菌。加扎尼加说，能够确认肿瘤中的细菌确实是活的并且存在于细胞内，增加了发现的真实性，而不是由于污染。“总体来说，人们确实需要考虑微生物对癌症免疫疗法的影响，甚至可能还有许多其他药物治疗。”
方晓红补充说，因为TGF-β激活和ErbB2信号传导在其他癌症和抗性机制中也被观察到，她的团队有兴趣探索3oc在这些系统中的作用。此外，她说他们还对研究其他类似于3oc但可能具有不同功能的细菌信号分子感兴趣。“我们可以探索这一新机制及其新应用，”方晓红说。
(全文结束)
