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(fā)現(xiàn)，并被視為腫瘤微環(huán)境的重要組成部分。流行病學研究顯示，具核梭桿菌在結(jié)直腸癌中富集，與腫瘤進展、復發(fā)及耐藥相關(guān)。既往研究聚焦其細胞內(nèi)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(huán)蛋白、TLR4/NF-κB 等）促進癌細胞增殖或改變細胞狀態(tài)。然而其在腫瘤內(nèi)空間分布及生態(tài)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(huán)境中富集，破壞上皮連接并誘導癌細胞進入靜止狀態(tài)。該靜止狀態(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，揭示口腔鱗狀細胞癌（OSCC）與結(jié)直腸癌（CRC） 中細菌主要富集于壞死腫瘤區(qū)域，并顯著改變癌細胞空間組織結(jié)構(gòu)。在細菌定植區(qū)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(fā)現(xiàn)，高細菌載量區(qū)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(jié)構(gòu)破壞；而低載量區(qū)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(nèi)細菌尤其是胞外具核梭桿菌可重塑腫瘤微環(huán)境并影響癌細胞增殖與組織結(jié)構(gòu)。

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(yǎng)中，細菌導致細胞脫落、單層擴張受阻、細胞距離增大、數(shù)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(guī)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(jié)構(gòu)松散、細胞散在分布，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胞進入 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(tài)賦予細胞對化療藥5-FU的耐受性，體內(nèi)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(guān)。

五．為了評估上皮細胞間接觸在細胞周期調(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(shù)，恢復接觸后細胞重新進入增殖周期。三維培養(yǎng)比二維更易出現(xiàn)核梭桿菌誘導的 G0–G1 阻滯，并導致信號通路、轉(zhuǎn)錄與翻譯基因顯著下調(diào)，呈現(xiàn)靜止樣狀態(tài)。同時，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)境中效應更強，提示細胞間接觸的破壞是細菌調(diào)控細胞周期與腫瘤進展的關(guān)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——）是否也影響癌細胞周期動態(tài)。F. necrophorum同樣可誘導癌細胞進入 G0–G1 期停滯，并減少細胞數(shù)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(fā)基因突變。3D 培養(yǎng)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(fā)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(jié)構(gòu)而抑制癌細胞增殖，形成低 Ki67、低細胞密度的富菌微環(huán)境。

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

綜上，本研究揭示腫瘤內(nèi)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(zhuǎn)錄靜止、黏附喪失和空間分散，并促進鄰近區(qū)域炎癥、轉(zhuǎn)化和侵襲表型。這一細菌驅(qū)動的靜止狀態(tài)削弱化療敏感性并可能增加復發(fā)風險。多模型驗證強調(diào)細菌是腫瘤微環(huán)境的關(guān)鍵調(diào)控因子，具有潛在治療靶點價值。