肠道细菌分泌的胰蛋白酶致癌肽 P506 促进结直肠癌发展

《Scientific Reports》：Tryptic oncopeptide secreted from the gut bacterium Cronobacter malonaticus PO3 promotes colorectal cancer

为探究克罗诺杆菌与结直肠癌（CRC）的关系，研究人员分离出 C. malonaticus PO3，发现其分泌的 P506 可促 CRC，意义重大。

　　在人体的微观世界里，肠道微生物如同一个神秘的王国，它们与人体健康的关系错综复杂。近年来，结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC）的发病率在全球范围内呈上升趋势，成为严重威胁人类健康的重大疾病之一。众多研究表明，肠道微生物组在癌症的发生发展过程中扮演着重要角色，肠道菌群失衡（dysbiosis）与多种疾病相关，尤其是 CRC，它可能影响肿瘤的起始、进展以及对治疗的反应。然而，对于一些特定细菌在 CRC 中的作用，科学界仍存在许多未知。

克罗诺杆菌（Cronobacter）常与脑膜炎和坏死性小肠结肠炎相关，但它与 CRC 之间的联系却鲜为人知。为了填补这一知识空白，来自耶那波亚研究中心（Yenepoya Research Centre）的研究人员开展了一项深入研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们揭示了克罗诺杆菌与 CRC 之间的神秘关联。

研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。首先，从结肠癌患者的粪便样本中分离出细菌菌株，通过 16S rRNA 基因测序和全基因组测序对其进行鉴定和特征分析。接着，制备细菌的分泌蛋白组（secretome），并利用质谱分析（MS）技术对其成分进行研究。在细胞实验方面，采用 MTT 检测（MTT assay）、活死染色（Live-dead staining）和流式细胞术（Flow cytometry）来评估细胞增殖情况。在动物实验中，建立 AOM-DSS 小鼠模型和 PO3 分泌蛋白组 / P506 处理的小鼠肿瘤模型，通过组织病理学（Histopathology）和免疫印迹（Immunoblotting）等方法分析肿瘤的发生和发展。

研究结果如下：

1. C. malonaticus PO3 基因组分析：研究人员对从结肠癌患者粪便中分离出的 PO3 菌株进行基因组测序，发现它是 C. malonaticus 的一个新菌株，在 PubMLST 数据库中被列为序列类型 7，常见于成人感染。
2. C. malonaticus PO3 分泌蛋白组促进人结肠直肠腺癌细胞增殖：PO3 分泌蛋白组处理人结肠直肠腺癌细胞系 HT-29 后，MTT 检测显示细胞活力显著增加，活死染色表明细胞可能发生增殖，流式细胞术分析显示增殖标记物 Ki-67 的信号增强，免疫印迹结果也证实了细胞增殖的促进作用，且在测试剂量下未观察到细胞死亡迹象。
3. 鉴定 P506 为 C. malonaticus PO3 分泌的潜在胰蛋白酶致癌肽：通过高分辨率质谱（HR-MS）对 PO3 分泌蛋白组进行分析，筛选出 251 种肽，其中 P506（RHLEFFNT）满足群体感应（quorum sensing）和穿透血脑屏障（BBB）的双重标准，且在 PO3 中发现了可能作为 P506 前体的甘露糖特异性磷酸转移酶系统（PTS）。
4. 合成 P506 促进人结肠直肠腺癌细胞系 HT-29 增殖：合成的 P506 处理 HT-29 细胞后，MTT 检测显示细胞代谢活性显著增加，活死细胞实验证实细胞增殖，且 Ki-67 的蛋白质印迹分析表明 P506 对 HT-29 细胞的增殖作用呈剂量依赖性。
5. PO3 分泌蛋白组和 P506 在小鼠模型中表现出致瘤性：在 BALB/c 小鼠模型中，腹腔注射 PO3 分泌蛋白组或合成 P506 8 周后，小鼠出现结直肠息肉，组织病理学分析显示结肠上皮发育异常、结肠隐窝数量增加、中性粒细胞浸润和典型的筛状结构等变化，表明 P506 是 PO3 分泌蛋白组中引发结肠息肉和相关组织病理学变化的有效致癌肽之一。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次明确了肠道细菌 C. malonaticus PO3 分泌致癌肽 P506 的潜在能力，P506 能够在体内外促进 CRC 的发生发展。这一发现强调了微生物衍生因子在癌症发病机制中的重要性。然而，P506 突破结肠黏液层并穿透肠道上皮细胞的具体机制仍有待进一步研究。未来，深入探究 P506 激活的细胞信号通路，如细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）信号通路，将有助于更全面地理解其致癌作用机制，为开发针对 CRC 的新型治疗策略提供理论依据。总之，这项研究为我们深入了解肠道微生物与 CRC 的关系开辟了新的道路，具有重要的科学意义和临床应用价值。