微生物與癌症的關係超乎想像,或能成為癌症治療新方法

導語:整合以宿主為中心和以微生物為中心的癌症觀點可能會改善患者的預後

將癌症和微生物聯繫起來的歷史記載最早可以追溯到4000年前。在傳染病的細菌理論建立後,微生物對癌症影響的臨床研究始於1868年,當時William Busch報導了化膿性鏈球菌感染患者的自發腫瘤消退。在接下來的一個世紀裡,糟糕的重複性、錯誤的微生物學聲明和嚴重的毒性導致許多人低估了細菌在致癌和癌症治療中的作用。然而,這些研究提供了癌症免疫療法的第一個粗略演示。

與此同時,在1911年發現勞斯肉瘤病毒的推動下,癌症的病毒理論蓬勃發展。勞斯肉瘤病毒使雞的良性組織轉變為惡性腫瘤。長達數十年的尋找每一種人類癌症背後的病毒的努力最終都以失敗告終,許多癌症都與體細胞突變有關。現在,該領域遇到了一些耐人尋味的說法,稱包括細菌和真菌在內的微生物在癌症和癌症治療中的重要性。Gregory D. Sepich-Poore等Science發表綜述。

這篇綜述從現代癌症生物學和免疫學的角度對這一證據進行了批判性的評估,通過檢查提出的機制、診斷和調控策略的進展來描述微生物在癌症中的作用。

微生物機制與癌症特徵的交叉例子。微生物來源的代謝物、基因毒素和抗原影響宿主的抗腫瘤免疫、炎症、能量學、細胞信號傳導和轉移。

很少有微生物直接導致癌症,但許多微生物似乎參與了癌症的生長,通常通過宿主的免疫系統起作用;相反,有幾種微生物具有免疫刺激特性。腸道微生物-免疫系統相互作用的機制分析表明,通過調節初級和次級淋巴組織的活動,對抗腫瘤免疫有很強的作用。這些途徑中的許多都調用Toll樣受體啟動的細胞因數信號,但微生物代謝效應和與癌細胞的抗原模擬也很重要。在臨床前模型中,微生物代謝物還調節腫瘤體細胞突變的表型,並調節免疫檢查點抑制劑的療效。

新的證據表明,腫瘤內細菌存在並活躍,免疫組織化學、免疫螢光、電子顯微鏡和測序數據在大約10種癌症中重疊。初步研究進一步表明真菌和噬菌體會導致胃腸道癌症。然而,與癌細胞相比,腫瘤內微生物細胞的豐度較低,對其功能譜系和效力的瞭解仍然有限。需要在不同的佇列和治療環境中進一步驗證它們的流行率和影響。

定義IOM軸。腸道和TME微生物群調控宿主的代謝和免疫,最終影響抗腫瘤免疫

宿主微生物區系的免疫調節作用重振了改變其組成作為免疫療法的一種形式的努力。儘管有廣泛的臨床前證據,但將微生物區系調節方法轉化為人類尚未實現商業化治療。合成生物學方法也正在獲得吸引力,工程細菌癌症療法正在臨床前和臨床試驗環境中。

癌症微生物群的現狀。黑線表示分佈分位數(25%-50%-75%);白點表示平均值

外源性癌症治療的合成生物學

更好地瞭解微生物在癌症中的作用為改善癌症護理週期的每個階段提供了機會,但主要挑戰依然存在。在腫瘤、糞便和血液樣本中通過黃金標準的污染控制來確定與癌症相關的微生物區系的共同努力將極大地幫助這一進展。這將類似于癌症基因組圖譜在描述癌症體細胞突變圖景方面的作用。大規模的臨床試驗目前正在測試微生物區系調節方法的有效性,范圍從改變飲食到瘤內注射工程菌。這些細菌癌症療法,如果安全有效,可能會極大地擴大癌症治療的范圍。

總之,整合以宿主為中心和以微生物為中心的癌症觀點可能會改善患者的預後,同時提供對癌症宿主-微生物進化的細微差別的理解。



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