Cancer Cell+1！癌細胞休眠新機制，竟是細菌在作祟！

腫瘤浸潤細菌已在多種黏膜癌中被發現，并被視為腫瘤微環境的重要組成部分。流行病學研究顯示，具核梭桿菌在結直腸癌中富集，與腫瘤進展、復發及耐藥相關。既往研究聚焦其細胞內存在，并認為其通過誘導炎癥因子（如 IL-8、CXCL1、GM-CSF）及激活多種促腫瘤信號通路（E-鈣黏蛋白/β-連環蛋白、TLR4/NF-κB 等）促進癌細胞增殖或改變細胞狀態。然而其在腫瘤內空間分布及生態位影響機制仍未完全闡明。

美國德克薩斯大學MD安德森癌癥中心揭示胞外梭桿菌在低細胞密度和低增殖腫瘤微環境中富集，破壞上皮連接并誘導癌細胞進入靜止狀態。該靜止狀態與轉移、免疫逃逸和化療耐藥相關，提示微生物可通過非增殖途徑深度重塑腫瘤微環境。

一．研究利用多重IHC、RNAscope及高分辨率共聚焦成像，揭示口腔鱗狀細胞癌（OSCC）與結直腸癌（CRC） 中細菌主要富集于壞死腫瘤區域，并顯著改變癌細胞空間組織結構。在細菌定植區域，癌細胞呈散在分布、核間距增大、細胞外間隙擴張，細胞密度顯著降低（近鄰分析與 Ki67 染色）。

二．通過成像和MOI定量分析發現，高細菌載量區域（MOI>80）主要呈細胞外定位，伴隨更低的細胞密度、增大的細胞間距離及組織結構破壞；而低載量區域（MOI<20）細菌較少且分布更集中。該模式在多種癌癥及模型中一致，說明腫瘤內細菌尤其是胞外具核梭桿菌可重塑腫瘤微環境并影響癌細胞增殖與組織結構。

三．具核梭桿菌可破壞癌細胞之間的上皮細胞連接。在二維培養中，細菌導致細胞脫落、單層擴張受阻、細胞距離增大、數量減少；在三維球體中，細菌進入細胞間隙，破壞緊密連接，使球體松散、不規則。活細胞成像、電鏡及空間分布分析均表明，細菌通過破壞細胞間黏附，造成結構松散、細胞散在分布，與腫瘤組織中高菌載區域的現象一致。

四．具核梭桿菌可使癌細胞進入 G0–G1 期停滯，顯著抑制增殖。在二維與三維培養、不同菌株及小鼠細胞系中均觀察到 G0–G1 期細胞比例上升、G2–M 期下降，并非由選擇性G2–M死亡導致。去除細菌后細胞可恢復增殖。該靜止狀態賦予細胞對化療藥5-FU的耐受性，體內外均能促進治療后腫瘤再生。臨床分析顯示，高梭桿菌負荷與直腸癌新輔助治療反應不佳相關。

五．為了評估上皮細胞間接觸在細胞周期調控中的作用（這里也是和之前的發現有關，細菌破壞細胞之間的成團，進而增殖下降），利用胰酶或 DMSO破壞上皮細胞間接觸會使癌細胞進入 G0–G1 期停滯并減少細胞數，恢復接觸后細胞重新進入增殖周期。三維培養比二維更易出現核梭桿菌誘導的 G0–G1 阻滯，并導致信號通路、轉錄與翻譯基因顯著下調，呈現靜止樣狀態。同時，感染上調促腫瘤與促炎基因（JAK-STAT、NF-κB、趨化因子等），且三維環境中效應更強，提示細胞間接觸的破壞是細菌調控細胞周期與腫瘤進展的關鍵機制。

六．具核梭桿菌（廣義）除了存在于細胞外外，還能侵入癌變上皮細胞。接著探索了一種主要不侵襲上皮細胞的梭桿菌——壞死梭桿菌（Fusobacterium necrophorum）是否也影響癌細胞周期動態。F. necrophorum同樣可誘導癌細胞進入 G0–G1 期停滯，并減少細胞數量。其機制來自于細胞外細菌破壞上皮細胞間連接，而非細菌進入細胞或引發基因突變。3D 培養和腫瘤組織分析均顯示感染后細胞間距增大、增殖減少、部分細胞發生凋亡，但大部分仍存活。總體說明胞外梭桿菌通過擾亂上皮結構而抑制癌細胞增殖，形成低 Ki67、低細胞密度的富菌微環境。

七．進一步利用 CosMx-SMI 對結直腸癌進行空間單細胞分析發現，在富含梭桿菌的微環境中，少量上皮癌細胞呈現分散排列、轉錄本數量減少、整體基因表達下調，表現出明顯的靜止表型，并伴隨炎癥基因上調以招募髓系細胞。鄰近區域的上皮細胞則獲得轉化與侵襲特征。體外共培養驗證了梭桿菌可誘導上皮細胞產生炎癥因子，說明腫瘤內細菌驅動局部免疫反應并影響癌細胞狀態。

綜上，本研究揭示腫瘤內高負荷的胞外梭桿菌可直接作用腫瘤上皮細胞，導致細胞周期阻滯、轉錄靜止、黏附喪失和空間分散，并促進鄰近區域炎癥、轉化和侵襲表型。這一細菌驅動的靜止狀態削弱化療敏感性并可能增加復發風險。多模型驗證強調細菌是腫瘤微環境的關鍵調控因子，具有潛在治療靶點價值。