Nature：重复了五次实验，科学家证明这种肠道微生物是癌症发生的关键！

膀胱癌是世界上第十大最常见的癌症类型，通常与接触有害化学物质有关，例如烟草烟雾中的有害化学物质。海德堡EMBL的研究人员和他们在克罗地亚斯普利特大学的合作者进行的一项新研究表明，我们肠道中的细菌可能在膀胱癌的发展中起着重要作用。科学家们通过实验证明，某些肠道细菌可以将一类通常在香烟烟雾中发现的致癌物转化为相关的化学物质，这些化学物质会在膀胱中积聚并导致肿瘤。

　　

在任何时候，都有超过10万亿的微生物以我们的肠道为家。从分解食物中的营养物质到增强我们对病原体的免疫力，这些微生物在我们与世界的互动中发挥着至关重要的作用。正如EMBL研究人员和克罗地亚斯普利特大学的合作者所做的一项新研究所显示的那样，这包括身体对致癌物的反应和发展癌症的方式。

致癌物是一种化学物质，它能使普通细胞转化为癌细胞，从而引发肿瘤和癌症。它们在很多地方都可以找到，烟草烟雾是最著名的来源之一。研究人员先前发现，如果小鼠暴露在亚硝胺BBN(烟草烟雾中发现的一种化学物质)中，它们肯定会患上一种侵袭性膀胱癌。因此，这被用作致癌物质诱发癌症的常见实验室模型。

克罗地亚斯普利特大学的Janoš Terzić实验室在研究这个模型时，发现了一个奇怪的现象。如果给小鼠喂抗生素，剂量可以杀死99.9%的肠道细菌，同时让它们暴露在BBN中，它们形成肿瘤的几率就会低得多。

这项研究的第一作者之一、克罗地亚斯普利特大学医学院癌症研究实验室的博士生Blanka Roje说:“虽然90%暴露于BBN的小鼠患上了膀胱肿瘤，但接受抗生素治疗的小鼠中只有10%患上了膀胱肿瘤。这让我们假设肠道细菌可能参与调节BBN在体内的加工方式。我永远不会忘记在细菌和BBN孵育过夜后在薄层色谱板上看到的BBN和BCPN带。”

“肿瘤发病率的下降是如此显著，起初我怀疑结果，认为我们一定是在实验的某个地方犯了错误。因此，在我们最终成为‘信徒’之前，我们重复了五次实验。通过一种治疗方法——在这种情况下是抗生素，我们能够消除癌症的发展，这真是太棒了。”

在参加海德堡EMBL的一次会议时，Terzić会见了海德堡EMBL的小组负责人Michael Zimmermann。后者专门使用高通量的方法来研究肠道微生物群的功能，主要关注一个被称为生物转化的过程。生物转化是微生物改变或分解环境中化学物质的能力。

初次会议产生了富有成果的合作。这两个小组决定结合他们的专业知识来了解肠道细菌是否以及如何影响小鼠对致癌物的反应。利用多种微生物学和分子生物学方法，研究人员发现生活在小鼠肠道中的细菌可以将BBN转化为BCPN。和BBN一样，BCPN属于亚硝胺类化合物。然而，研究小组发现，与BBN不同，BCPN集中在膀胱中，并以依赖微生物组的方式引发肿瘤形成。

接下来，研究人员研究了500多种分离和培养的细菌，确定参与将BBN转化为BCPN的特定细菌种类。“我们发现了12种可以进行这种致癌物质生物转化的物种，我们对它们进行了测序，并惊讶地发现，其中许多物种与皮肤有关，在肠道中的丰度相对较低。我们推测，由于动物的修饰，这些细菌可能会短暂地从皮肤转移到肠道。但重要的是要弄清楚这些发现是否也适用于人类。”该研究的第一作者之一Boyao Zhang说。“

在对小鼠进行这些初步研究之后，科学家们使用人类粪便样本表明，人类肠道细菌也可以将BBN转化为BCPN。作为概念证明，他们表明，如果将人类粪便移植到没有肠道微生物群的小鼠肠道中，他们也可以将BBN转化为BCPN。

然而，研究人员还观察到，人类肠道微生物群代谢BBN的能力以及参与生物转化的细菌种类存在很大的个体差异。

“我们认为这为进一步研究一个人的肠道微生物群是否代表化学致癌的易感性奠定了基础，因此可以用来预测个人的风险，并有可能预防癌症的发展。”

“这种个体间微生物群的差异可以解释为什么有些人尽管暴露在潜在的致癌物中，却没有患上癌症，而另一些人却患上了癌症，”Terzić说。

这些发现是否意味着抗生素可以普遍预防癌症?不，当然不是，Zimmermann说。“这需要更多的研究，包括我们目前正在做的一些研究，以了解微生物群如何影响不同类型致癌物的代谢。同样重要的是要记住，癌症是一种多因素疾病，很少有单一的病因。”

这项研究与EMBL的微生物生态系统和人类生态系统横向主题相一致，这些主题是在其2022-26计划“分子到生态系统”中引入的。微生物生态系统主题旨在探索微生物及其与环境的相互作用，而人类生态系统主题计划利用快速扩展的人类数据集来探索基因与环境的相互作用及其对人类表型的影响。