Cancer Cell+1！癌細(xì)胞休眠新機(jī)制，竟是細(xì)菌在作祟！

腫瘤浸潤(rùn)細(xì)菌已在多種黏膜癌中被發(fā)現(xiàn)，并被視為腫瘤微環(huán)境的重要組成部分。流行病學(xué)研究顯示，具核梭桿菌在結(jié)直腸癌中富集，與腫瘤進(jìn)展、復(fù)發(fā)及耐藥相關(guān)。既往研究聚焦其細(xì)胞內(nèi)存在，并認(rèn)為其通過誘導(dǎo)炎癥因子（如 IL-8、CXCL1、GM-CSF）及激活多種促腫瘤信號(hào)通路（E-鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白、TLR4/NF-κB 等）促進(jìn)癌細(xì)胞增殖或改變細(xì)胞狀態(tài)。然而其在腫瘤內(nèi)空間分布及生態(tài)位影響機(jī)制仍未完全闡明。

美國(guó)德克薩斯大學(xué)MD安德森癌癥中心揭示胞外梭桿菌在低細(xì)胞密度和低增殖腫瘤微環(huán)境中富集，破壞上皮連接并誘導(dǎo)癌細(xì)胞進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)。該靜止?fàn)顟B(tài)與轉(zhuǎn)移、免疫逃逸和化療耐藥相關(guān)，提示微生物可通過非增殖途徑深度重塑腫瘤微環(huán)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(xì)胞癌（OSCC）與結(jié)直腸癌（CRC） 中細(xì)菌主要富集于壞死腫瘤區(qū)域，并顯著改變癌細(xì)胞空間組織結(jié)構(gòu)。在細(xì)菌定植區(qū)域，癌細(xì)胞呈散在分布、核間距增大、細(xì)胞外間隙擴(kuò)張，細(xì)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(fā)現(xiàn)，高細(xì)菌載量區(qū)域（MOI>80）主要呈細(xì)胞外定位，伴隨更低的細(xì)胞密度、增大的細(xì)胞間距離及組織結(jié)構(gòu)破壞；而低載量區(qū)域（MOI<20）細(xì)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(nèi)細(xì)菌尤其是胞外具核梭桿菌可重塑腫瘤微環(huán)境并影響癌細(xì)胞增殖與組織結(jié)構(gòu)。

三．具核梭桿菌可破壞癌細(xì)胞之間的上皮細(xì)胞連接。在二維培養(yǎng)中，細(xì)菌導(dǎo)致細(xì)胞脫落、單層擴(kuò)張受阻、細(xì)胞距離增大、數(shù)量減少；在三維球體中，細(xì)菌進(jìn)入細(xì)胞間隙，破壞緊密連接，使球體松散、不規(guī)則。活細(xì)胞成像、電鏡及空間分布分析均表明，細(xì)菌通過破壞細(xì)胞間黏附，造成結(jié)構(gòu)松散、細(xì)胞散在分布，與腫瘤組織中高菌載區(qū)域的現(xiàn)象一致。

四．具核梭桿菌可使癌細(xì)胞進(jìn)入 G0–G1 期停滯，顯著抑制增殖。在二維與三維培養(yǎng)、不同菌株及小鼠細(xì)胞系中均觀察到 G0–G1 期細(xì)胞比例上升、G2–M 期下降，并非由選擇性G2–M死亡導(dǎo)致。去除細(xì)菌后細(xì)胞可恢復(fù)增殖。該靜止?fàn)顟B(tài)賦予細(xì)胞對(duì)化療藥5-FU的耐受性，體內(nèi)外均能促進(jìn)治療后腫瘤再生。臨床分析顯示，高梭桿菌負(fù)荷與直腸癌新輔助治療反應(yīng)不佳相關(guān)。

五．為了評(píng)估上皮細(xì)胞間接觸在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用（這里也是和之前的發(fā)現(xiàn)有關(guān)，細(xì)菌破壞細(xì)胞之間的成團(tuán)，進(jìn)而增殖下降），利用胰酶或 DMSO破壞上皮細(xì)胞間接觸會(huì)使癌細(xì)胞進(jìn)入 G0–G1 期停滯并減少細(xì)胞數(shù)，恢復(fù)接觸后細(xì)胞重新進(jìn)入增殖周期。三維培養(yǎng)比二維更易出現(xiàn)核梭桿菌誘導(dǎo)的 G0–G1 阻滯，并導(dǎo)致信號(hào)通路、轉(zhuǎn)錄與翻譯基因顯著下調(diào)，呈現(xiàn)靜止樣狀態(tài)。同時(shí)，感染上調(diào)促腫瘤與促炎基因（JAK-STAT、NF-κB、趨化因子等），且三維環(huán)境中效應(yīng)更強(qiáng)，提示細(xì)胞間接觸的破壞是細(xì)菌調(diào)控細(xì)胞周期與腫瘤進(jìn)展的關(guān)鍵機(jī)制。

六．具核梭桿菌（廣義）除了存在于細(xì)胞外外，還能侵入癌變上皮細(xì)胞。接著探索了一種主要不侵襲上皮細(xì)胞的——）是否也影響癌細(xì)胞周期動(dòng)態(tài)。F. necrophorum同樣可誘導(dǎo)癌細(xì)胞進(jìn)入 G0–G1 期停滯，并減少細(xì)胞數(shù)量。其機(jī)制來(lái)自于細(xì)胞外細(xì)菌破壞上皮細(xì)胞間連接，而非細(xì)菌進(jìn)入細(xì)胞或引發(fā)基因突變。3D 培養(yǎng)和腫瘤組織分析均顯示感染后細(xì)胞間距增大、增殖減少、部分細(xì)胞發(fā)生凋亡，但大部分仍存活?？傮w說明胞外梭桿菌通過擾亂上皮結(jié)構(gòu)而抑制癌細(xì)胞增殖，形成低 Ki67、低細(xì)胞密度的富菌微環(huán)境。

七．進(jìn)一步利用 CosMx-SMI 對(duì)結(jié)直腸癌進(jìn)行空間單細(xì)胞分析發(fā)現(xiàn)，在富含梭桿菌的微環(huán)境中，少量上皮癌細(xì)胞呈現(xiàn)分散排列、轉(zhuǎn)錄本數(shù)量減少、整體基因表達(dá)下調(diào)，表現(xiàn)出明顯的靜止表型，并伴隨炎癥基因上調(diào)以招募髓系細(xì)胞。鄰近區(qū)域的上皮細(xì)胞則獲得轉(zhuǎn)化與侵襲特征。體外共培養(yǎng)驗(yàn)證了梭桿菌可誘導(dǎo)上皮細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子，說明腫瘤內(nèi)細(xì)菌驅(qū)動(dòng)局部免疫反應(yīng)并影響癌細(xì)胞狀態(tài)。

綜上，本研究揭示腫瘤內(nèi)高負(fù)荷的胞外梭桿菌可直接作用腫瘤上皮細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯、轉(zhuǎn)錄靜止、黏附喪失和空間分散，并促進(jìn)鄰近區(qū)域炎癥、轉(zhuǎn)化和侵襲表型。這一細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的靜止?fàn)顟B(tài)削弱化療敏感性并可能增加復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。多模型驗(yàn)證強(qiáng)調(diào)細(xì)菌是腫瘤微環(huán)境的關(guān)鍵調(diào)控因子，具有潛在治療靶點(diǎn)價(jià)值。