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为解决胃癌发病机制不明等问题,奥托?冯?格里克大学研究人员开展胃癌相关研究,发现 H. pylori 感染、分子通路失调及免疫逃避在胃癌发展中的关键作用。该成果为胃癌防治提供新思路,推荐科研读者阅读。
在全球范围内,胃癌(Gastric Cancer,GC)一直是严重威胁人类健康的重大疾病。尽管其发病率有所下降,但 2020 年全球仍有大约 108.9 万新确诊病例,超过 76.8 万人因胃癌死亡,它也因此成为癌症相关死亡的第四大原因 。更令人担忧的是,按照当前的趋势估算,到 2040 年,每年的新增病例数预计将飙升 62%,高达 177 万例。
胃癌的发展是一个复杂的、多阶段的适应不良过程,涉及众多因素。幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,H. pylori)感染、宿主和细菌的遗传因素、饮酒、吸烟以及食用腌制食品等,都是引发胃癌的重要风险因素 。然而,幽门螺杆菌感染率高达 43.9%,但胃癌发病率仅为 1 - 3%,这种巨大差异背后的原因却扑朔迷离。此外,目前对于胃癌发病机制的了解还不够深入,这也给胃癌的早期检测、有效治疗和预防带来了极大的挑战。因此,深入探究胃癌发病机制,找出其中关键因素,成为了医学领域亟待解决的重要课题。
为了揭开胃癌发病机制的神秘面纱,来自奥托?冯?格里克大学(Otto von Guericke University)实验内科的研究人员,在《Trends in Cancer》期刊上发表了一篇名为《The enigma of maladaptation in gastric pathophysiology》的论文 。他们通过一系列研究,得出了诸多重要结论,为我们理解胃癌的发病机制和治疗提供了新的方向。
在这项研究中,研究人员运用了多种技术方法。在研究微生物组时,他们先采集如胃液、胃拭子等样本,接着提取样本中的 RNA/DNA,再利用扩增子测序、宏基因组测序等技术进行基因分析 。在研究分子病理和免疫逃避机制等方面,他们借助了多种细胞生物学和分子生物学实验技术,观察细胞内信号通路的变化、蛋白表达水平以及细胞间的相互作用等,从多个角度探究胃癌的发病机制。
下面我们来详细看看研究人员都有哪些重要发现。
微生物组在胃癌发病机制中的作用
每个人的胃微生物组都是独一无二的,它在维持胃黏膜健康和内环境稳定方面起着至关重要的作用 。然而,幽门螺杆菌的感染就像是一场 “入侵战争”,它与其他压力因素联手,打破了胃微生物群的平衡,引发生态失调。
研究人员发现,幽门螺杆菌感染后,胃微生物组发生了显著变化。通过对不同样本的测序和分析,他们发现感染幽门螺杆菌会导致胃微生物组的 α 多样性(衡量单个样本中细菌多样性的指标)下降 。打个比方,原本丰富多样的微生物 “小世界”,在幽门螺杆菌的影响下,变得有些 “单调”。而且,幽门螺杆菌感染还改变了胃微生物群落的整体结构,即 β 多样性发生变化,使得一些非幽门螺杆菌物种的相对丰度也出现了明显改变 。
不仅如此,这种微生物组的变化还与胃癌的发生紧密相关。随着胃癌的发展,胃微生物组的 α 和 β 多样性持续降低,一些细菌属的丰度也发生了改变 。比如,不动杆菌属、梭杆菌属等在胃癌样本中富集,而双歧杆菌属、芽孢杆菌属等则减少。此外,研究人员还发现,微生物代谢产物在胃癌发生过程中也扮演着重要角色,它们的变化影响着胃内环境,为肿瘤的发展提供了 “土壤”。
胃癌的分子病理学
胃癌是一种生物学特性十分复杂的疾病,其癌细胞与正常组织细胞相比,具有染色体不稳定、间充质标记物表达异常、表观遗传改变以及不受控制的增殖等特征 。这些异常背后,是多个细胞信号通路的失调。
在众多导致胃癌发生的因素中,幽门螺杆菌感染尤为突出。它就像一个 “捣乱分子”,干扰了细胞内的关键信号通路,在胃癌发展过程中起着核心作用。
在基因组完整性方面,ROS(活性氧物质)诱导的基因改变是胃癌发生的一个重要标志 。在胃癌的分子亚群中,染色体不稳定(Chromosomal Instability,CIN)最为常见,占比 50%,这是由于 DNA 修复途径的失衡造成的 。幽门螺杆菌感染会抑制细胞的 DNA 损伤修复(DNA Damage Response,DDR),导致基因组不稳定,增加了癌症发生的风险。
在组织侵袭方面,Wnt 信号通路在胃癌组织中被异常激活,这使得 β - 连环蛋白稳定并转移到细胞核内,与转录因子结合,促进癌细胞的侵袭 。幽门螺杆菌感染会通过多种方式激活 Wnt 通路,比如其产生的毒素可以促进 β - 连环蛋白的磷酸化和核转位,还能干扰 E - 钙粘蛋白与 β - 连环蛋白的相互作用,进一步推动癌细胞的侵袭和转移 。
细胞增殖和组织发育异常也是胃癌的重要特征。在正常情况下,Hippo 通路可以调节细胞增殖,但在胃癌中,Hippo 通路常常失调 。研究发现,一些分子如丙氨酰 - tRNA 合成酶 1(Alanyl tRNA synthetase 1,AARS1)、Copine III 等可以通过影响 Yes 相关蛋白 1(Yes - associated protein 1,YAP1)的稳定性和定位,促进癌细胞的增殖 。而且,幽门螺杆菌感染还会影响 Hippo 信号通路中关键蛋白的表达,与 Wnt 信号通路相互作用,共同促进胃癌的发生 。
此外,癌细胞与癌相关成纤维细胞(Cancer - associated fibroblasts,CAFs)之间的相互作用也不容忽视。幽门螺杆菌感染会激活胃成纤维细胞中的血管细胞黏附分子 1(Vascular cell adhesion molecule 1,VCAM1),增强胃癌细胞的侵袭能力 。CAFs 还会分泌一些因子,如抑制素 βA(Inhibin subunit beta A,INHBA)和血小板反应蛋白 1/2(Thrombospondin 1/2,THBS1/2),这些因子通过外泌体传递,促进肿瘤的生长和发展 。
胃癌发病机制中的免疫逃避机制
在胃癌的发展过程中,免疫逃避起着关键作用,幽门螺杆菌和肿瘤细胞都有各自的 “逃避策略”,以此躲避免疫系统的 “追捕”。
幽门螺杆菌为了在胃内长期生存,会抑制先天免疫的关键信号通路 。它会抑制核酸受体、干扰素基因刺激蛋白(Stimulator of interferon genes,STING)和视黄酸诱导基因 I(Retinoic acid - inducible gene I,RIG - I)等,使得免疫系统难以发现它的存在,从而导致慢性炎症持续存在 。此外,幽门螺杆菌还会干扰自然杀伤细胞(Natural killer cell,NK cell)的功能,通过上调 NKG2D 配体的表达并使其脱落,降低 NK 细胞对感染和受损细胞的识别和清除能力 。同时,它还能增强人类白细胞抗原 - C(Human leukocyte antigen - C,HLA - C)的表达,帮助癌细胞逃避 NK 细胞的攻击 。
肿瘤细胞也有自己的 “免疫逃逸术”。程序性死亡配体 1 / 程序性细胞死亡蛋白 1(Programmed death - ligand 1/Programmed cell death protein 1,PD - L1/PD - 1)信号通路在肿瘤免疫逃逸中起着重要作用 。肿瘤相关巨噬细胞(Tumor - associated macrophages,TAMs)会释放促炎细胞因子,激活相关信号通路,增加 PD - L1 的表达,抑制 T 细胞的活性 。此外,肿瘤细胞还会通过代谢重编程等方式,改变肿瘤微环境,使其更有利于肿瘤的生长和转移 。
面对这些免疫逃避机制,免疫治疗为胃癌的治疗带来了新的希望。免疫检查点抑制剂(Immune checkpoint inhibitor,ICI)如 nivolumab(针对 PD - 1)和 ipilimumab(针对 CTLA - 4),可以重新激活免疫系统,增强对癌细胞的杀伤能力 。嵌合抗原受体 T 细胞(Chimeric antigen receptor T - cell,CAR - T)和嵌合抗原受体 NK 细胞(Chimeric antigen receptor Natural killer cell,CAR - NK)疗法也显示出了一定的潜力,它们能够特异性地识别和攻击癌细胞 。
总的来说,这项研究深入剖析了胃癌发病机制中微生物组、分子通路和免疫逃避的作用。研究人员发现,幽门螺杆菌感染引发的胃微生物组变化、多种分子通路的失调以及肿瘤细胞和幽门螺杆菌的免疫逃避策略,共同推动了胃癌的发生和发展 。
这些研究结果意义重大。一方面,对微生物组的研究为胃癌的早期诊断提供了新的方向,或许未来可以通过检测微生物组的特定变化,更早地发现胃癌的迹象 。另一方面,对于分子通路和免疫逃避机制的深入了解,为开发更有效的治疗方法奠定了基础。免疫治疗的发展为胃癌患者带来了新的希望,通过阻断免疫检查点或利用 CAR - T、CAR - NK 细胞等技术,可以更精准地攻击癌细胞 。然而,目前仍然存在许多问题,比如细菌因素如何具体影响胃炎向胃癌的转变,不同分子机制在胃癌发展中的相对贡献,以及如何应对新疗法可能出现的耐药问题等 。未来的研究需要进一步探索这些问题,不断完善对胃癌发病机制的认识,从而实现胃癌的早期诊断、有效治疗和预防,为广大胃癌患者带来更多的希望。
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