科学家在日本先进科学技术研究所(JAIST)已确定了一种源自日本树蛙(Dryophytes japonicus)肠道的天然细菌，该细菌在小鼠身上表现出显著的抗癌活性。这项发表在《肠道微生物》(Gut Microbes)期刊上的研究介绍了一种新的癌症治疗方法，即使用活细菌直接靶向肿瘤，而不仅仅是改变肠道微生物组。
与以往许多专注于改变肠道细菌组成或使用粪便微生物群移植的研究不同，这项研究分离了单个细菌菌株，在实验室中培养，并通过静脉注射来攻击肿瘤。
研究团队从日本树蛙、日本红腹蝾螈(Cynops pyrrhogaster)和日本草蜥(Takydromus tachydromoides)的肠道中收集了45种细菌菌株。在筛选这些细菌的抗癌活性后，有9种菌株显示出潜力。其中，欧文氏菌(Ewingella americana)产生了最强的效果。
单次治疗消除小鼠肿瘤
在结直肠癌小鼠模型中，单次静脉注射欧文氏菌完全消除了肿瘤，产生了100%的完全缓解(CR)率。据研究人员称，该治疗效果优于用于比较的标准疗法，包括免疫检查点抑制剂(抗PD-L1抗体)和化疗药物脂质体阿霉素。
研究人员强调，这些发现仅限于小鼠，但他们认为这些结果为开发新的细菌癌症疗法提供了令人鼓舞的概念验证。
对癌细胞的双重攻击
这种细菌似乎通过两种互补机制来对抗癌症。
首先，欧文氏菌直接攻击肿瘤。作为一种兼性厌氧菌，它能在富氧和缺氧环境中生长，使其能够在肿瘤内常见的缺氧区域中繁殖。一旦进入这些区域，细菌数量在治疗后24小时内增加了约3000倍，直接损伤癌细胞。
其次，这种细菌刺激免疫系统。它的存在吸引了T细胞、B细胞和中性粒细胞进入肿瘤。这些免疫细胞随后释放了炎症信号分子，包括TNF-α和IFN-γ，增强了免疫反应并促进癌细胞死亡。
为什么细菌靶向肿瘤
最引人注目的发现之一是欧文氏菌几乎只在肿瘤内部聚集，而不在健康器官中定植。
研究人员认为，这种肿瘤特异性是由几个因素共同作用的结果：
- 肿瘤内部的低氧环境促进了细菌生长。
- 癌细胞产生CD47蛋白，抑制局部免疫活性，创造了有利于细菌存活的条件。
- 肿瘤血管异常渗漏，使血液循环中的细菌更容易进入肿瘤组织。
- 肿瘤特有的代谢变化提供了支持细菌生长的营养物质。
这些特性共同作用，使细菌能够在肿瘤所在位置集中，同时避免正常组织。
良好的安全结果
研究团队还评估了该治疗的安全性。
他们发现细菌从血液中迅速清除，半衰期约为1.2小时，并在24小时内变得无法检测到。在包括肝脏、脾脏、肺、肾脏或心脏在内的健康器官中均未检测到细菌定植。
该治疗仅引起轻微、暂时的炎症，72小时内恢复正常。在60天的观察期内，研究人员未发现慢性毒性的证据。
扩展到其他类型的癌症
该研究为使用天然存在的细菌作为癌症疗法提供了概念验证。未来的研究将考察这种方法是否可以应用于其他实体肿瘤，包括乳腺癌、胰腺癌和黑色素瘤。
该团队还计划通过剂量分割和直接注射到肿瘤等方法来优化治疗方法。研究人员还将调查欧文氏菌与现有化疗或免疫疗法结合使用时是否效果更佳。
这些发现还强调了探索生物多样性作为未来医学治疗来源的潜在价值，为难以治疗的癌症患者提供了新的治疗选择可能性。
词汇表
- 兼性厌氧菌：能够在富氧和缺氧环境中生长的细菌，使其能够在肿瘤内部的低氧条件下选择性繁殖。
- 完全缓解(CR)：治疗后可检测到的肿瘤完全消失。
- 免疫检查点抑制剂：消除癌细胞用于抑制免疫系统的信号的药物，使T细胞能够更有效地攻击肿瘤。
- CD47：细胞表面的一种蛋白质，向免疫系统发送"不要吃我"的信号。许多癌细胞产生大量CD47以避免免疫攻击。
该研究得到了日本科学技术振兴机构(JSPS)科学研究费助成事业(A)项目(编号23H00551)、JSPS挑战性先锋研究项目(编号22K18440)、JSPS日本顶尖研究型大学形成项目(J-PEAKS)(编号JPJS00420230006)、日本科学技术振兴机构(JST)共创型创业生态系统项目(编号JPMJSF2318)和JST SPRING项目(编号JPMJSP2102)的支持。
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