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为探究牙龈卟啉单胞菌（P. gingivalis）与口腔鳞状细胞癌（OSCC）细胞干性的关系，研究发现其通过 NOD1/KLF5 轴调控 SCD1 脂质合成促进 OSCC 细胞干性，为治疗提供新靶点。
口腔癌，作为一种严重威胁人类健康的恶性肿瘤，近年来其发病率呈上升趋势，给患者带来了沉重的身心负担。其中，口腔鳞状细胞癌（Oral Squamous Cell Carcinoma，OSCC）是口腔癌中最常见的类型。目前，OSCC 患者的预后较差，这与癌症干细胞（Cancer Stem Cells，CSCs）密切相关。CSCs 具有自我更新、多向分化和无限增殖的能力，被认为是肿瘤发生、发展和化疗耐药的重要原因 。
与此同时，微生物感染与癌症的关系也逐渐受到关注。越来越多的研究表明，口腔细菌可能是 OSCC 发生和发展的潜在危险因素。牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis，P. gingivalis）作为一种常见的牙周致病菌，与 OSCC 的发生和发展密切相关。然而，P. gingivalis 对 OSCC 细胞干性的影响尚不清楚。为了解开这一谜团，来自中国医科大学口腔医学院的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《International Journal of Oral Science》上。
在这项研究中，研究人员使用了多种关键技术方法。首先，通过收集 30 例 OSCC 患者的临床标本进行免疫组化（Immunohistochemical，IHC）和定量实时 PCR 分析，探究 P. gingivalis 与 CSC 标记物表达的相关性。其次，建立了 P. gingivalis 持续感染的细胞模型和体内异种移植模型，以研究 P. gingivalis 对 OSCC 细胞干性和致瘤性的影响。此外，运用高通量测序和生物信息学分析，筛选出关键的分子机制。还采用了慢病毒转染、RNA 干扰、ChIP-qPCR、双荧光素酶报告基因检测等技术，深入探究相关信号通路的调控机制。
研究结果如下：
- P. gingivalis 与 OSCC 样本中 CSC 标记物的表达呈正相关：研究人员对人 OSCC 样本进行免疫组化染色，发现 NANOG、BMI1 和 SOX2 等多能性转录因子的表达水平与肿瘤病理分级密切相关，ALDH1 的蛋白水平也与 OSCC 进展相关。通过 qRT-PCR 检测和 Pearson 相关性分析，发现 P. gingivalis 的数量与 ALDH1、SOX2、NANOG 和 BMI1 的表达水平呈正相关，而具核梭杆菌（F. nucleatum）与 CSC 标记物的基因表达水平无相关性 。
- 持续暴露于 P. gingivalis 诱导 OSCC 细胞的干性：研究人员建立了 HSC-4 和 SCC-9 细胞的 P. gingivalis 持续感染模型，结果显示，P. gingivalis 感染可显著提高 OSCC 细胞的活力、迁移、侵袭和克隆形成能力，增强球体形成能力，上调干性标记蛋白 SOX2、NANOG 和 BMI1 的表达，增加 ALDH1 亚群的比例。此外，热灭活的 P. gingivalis、牙龈蛋白酶和脂多糖（LPS）不能引起干性标记物的显著变化，表明 P. gingivalis 诱导 OSCC 细胞干性可能依赖于活的完整菌体 。
- P. gingivalis 增强脂质合成以促进 OSCC 细胞的干性：通过高通量测序分析，发现 P. gingivalis 感染的 HSC-4 细胞中多个脂质代谢途径显著富集。尼罗红染色结果显示，P. gingivalis 感染细胞的脂质滴水平显著高于对照组。用泛酰基辅酶 A 合成酶连接酶抑制剂 Triacsin C 抑制脂质合成后，显著抑制了 P. gingivalis 增加的肿瘤球形成能力和 CSC 标记物的表达 。
- P. gingivalis 通过 SCD1 依赖性脂质合成增强 OSCC 细胞干性：在癌细胞中，FASN、ATP - 柠檬酸裂解酶（ACLY）和硬脂酰辅酶 A 去饱和酶 1（Stearoyl-CoA desaturase 1，SCD1）是关键的脂肪生成酶。研究发现，P. gingivalis 感染细胞中 SCD1 显著增加，而其他脂肪生成酶变化不明显。敲低 SCD1 可减少脂质滴积累、降低克隆形成能力、减少肿瘤球数量和大小，抑制 P. gingivalis 诱导的 BMI1、NANOG 和 SOX2 的上调，降低 ALDH1 亚群的比例，削弱 P. gingivalis 增强的顺铂耐药性 。
- 沉默 SCD1 可逆转 P. gingivalis 诱导的体内干性和致瘤性：建立裸鼠异种移植模型，结果显示，P. gingivalis 显著增强 HSC4 细胞的成瘤能力，而敲低 SCD1 可逆转这一效应。定量结果表明，P. gingivalis 组肿瘤体积和重量显著增加，而 SCD1 敲低组肿瘤体积和重量较小。免疫荧光染色和油红 O 染色结果显示，SCD1 沉默可降低肿瘤组织中 ALDH1、Ki67、SOX2、BMI1 和 NANOG 的表达，抑制 P. gingivalis 诱导的脂质合成 。
- P. gingivalis 显著上调 KLF5 的蛋白水平：利用 UCSC 基因组浏览器数据库和验证实验，研究人员发现 Krüppel 样因子 5（Krüppel-like factor 5，KLF5）可能是 SCD1 的上游转录因子。qRT-PCR 分析、ChIP-qPCR 和双荧光素酶报告基因检测结果表明，KLF5 作为 SCD1 的转录激活因子，直接结合到 SCD1 启动子区域并激活其表达 。
- NOD 样受体信号通路参与 P. gingivalis 诱导的 KLF5 表达：KEGG 通路分析显示，P. gingivalis 感染的 HSC-4 细胞中，NOD 样受体信号通路显著富集。研究发现，P. gingivalis 显著促进 NOD1 的表达，沉默 NOD1 可降低 KLF5 的表达，表明 P. gingivalis 可能通过激活 NOD1 信号通路来上调 KLF5 的表达 。
综上所述，该研究系统地证实了 P. gingivalis 感染与 OSCC 细胞干性之间的密切关系。P. gingivalis 通过 NOD1/KLF5 轴调控 SCD1 依赖性脂质合成，激活干性驱动因子 β-catenin、Shh 和 Gli1，从而促进 OSCC 细胞获得干性，最终促进 OSCC 的生长和进展。这一研究为 OSCC 在 P. gingivalis 感染下的进展机制提供了新的见解，表明 SCD1 可能是未来 OSCC 治疗的潜在分子靶点，为改善 OSCC 治疗效果提供了新的方向。不过，研究也存在一些局限性，如 KLF5 与 SCD1 的结合位点尚不清楚，P. gingivalis 介导的 KLF5 表达稳定是否依赖于 NOD1 激活还需进一步研究，这些都为后续研究指明了方向。
