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科技前沿
科学家教你如何利用细菌来抗癌?

生物谷:http://news.bioon.com/article/6691937.html

200多年前就有研究人员通过发现,细菌感染有时或许可以根治恶性肿瘤,当然近些年来,科学家们进行了大量的研究来利用细菌帮助抗癌,同时也取得了一些可喜的成果。日前,刊登在PLOS ONE杂志上的一篇研究报告中,来自美国癌症研究中心和密苏里大学的科学家们就通过研究开发出了一种无毒性的沙门氏菌,这种新型的沙门氏菌就能够渗透并且靶向作用癌细胞,该研究有望帮助科学家们开发出以细菌为基础的抗癌新方法。

本文中,小编就盘点了多篇文章来揭示科学家们到底如何利用细菌来治疗癌症,与各位一起学习。

【1】Nature:细菌变身抗癌“卧底”

日前在《自然》期刊在线发表的一篇论文发现,在癌症小鼠模型中,经过改造的细菌能使抗癌药物以同步的周期释放。这一系统还能通过周期性裂解(即细胞解体)的方式控制细菌数量。

当前,人们对将细菌改造为活体治疗剂的兴趣愈发浓厚,但宿主的反应和这一系统的长期有效性仍然有待评估。

美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的Jeff Hasty与同事使用了合成生物学方法来改造基因回路——即一组影响彼此表达的基因。他们改造的基因回路控制着一种肿瘤靶向性沙门氏菌的药物释放。在这一回路中,周期性同步的细胞裂解能使给药效率实现最大化。

【2】Science:肠道细菌有望成为癌症治疗新帮手

DOI: 10.1126/science.1240537

人体内微生物的数量比细胞的十倍还多,这些微生物发挥着巨大的作用:它们维护人体健康,调节免疫系统,维持消化系统“有活力地”运转。现在,《科学》杂志上的两篇文章指出,这些微生物还有助于治疗疾病。

这些研究以小鼠为研究对象。结果表明,肠道细菌有助于增强3种抗癌疗法的疗效。在每一个案例中,当小鼠体内的某类微生物缺失时,治疗的效果就降低很多。美国北卡罗来纳大学教堂山分校结构生物学家Matthew Redinbo说:“实验证明,细菌发挥了至关重要的作用。”2010年,Redinbo通过研究证实,一种细菌酶能抑制一类抗癌药物的毒副反应。“这些发现使我们对哺乳动物—微生物的共生关系有了更深的认识。”

达拉斯市得克萨斯大学西南医学中心免疫学家 Lora Hooper认为,由于癌症患者的免疫系统被极大削弱,很多病人不得不使用抗生素对抗感染,这些微生物最终会对临床实践产生影响。Hooper说:“抗生素治疗可能会有副作用,这一点在之前没有被充分认识到。”然而,将在小鼠身上得到的发现应用于人体,研究者对此持谨慎态度。小鼠体内的肠道细菌和人体肠道内的细菌并不相同,细菌在摧毁癌细胞的过程中具体发挥了怎样的作用目前仍是一个谜。

【3】科学家最新发现:注射细菌杀灭癌细胞!

近日,在好莱坞举办的年度临床介入肿瘤学研讨会上,来自Anderson癌症研究中心的研究人员通过研究揭示了,利用细菌或许可以帮助治疗癌症。研究人员将一种名为诺维氏芽孢杆菌-NT(Clostridium novyi-NT)的细菌的孢子注射入6位病人机体的肿瘤中,随后细菌就可以在肿瘤中生长并且杀灭癌细胞。

诺维氏芽孢杆菌-NT生活在土壤中,其和引发食物中毒的芽孢杆菌非常相似,在将诺维氏芽孢杆菌-NT注射入癌症病人机体之前,研究人员首先通过移除该细菌的危险毒素来降低细菌的危险性;研究结果显示6位病人均存活下来了,但其中有一位病人在细菌注射后因一些非相关的原因发生了死亡。

研究者Ravi Murthy表示,当肿瘤生长达到一定尺寸后,其中一部分肿瘤组织就不再需要氧气了,其就会对常规的癌症疗法产生耐受性,比如对放疗和化疗产生耐受等;而诺维氏芽孢杆菌-NT则可以在无氧状态下生存从而在不影响正常组织的情况下破坏肿瘤细胞,同时该细菌也会诱发机体对癌症产生免疫反应。

【4】深度解析:癌症和人类微生物组“前世今生”

原文阅读:Microbes Meet Cancer

2013年,来自马里兰和法国的两个研究小组通过研究发现,无菌小鼠及利用大剂量抗生素治疗的小鼠对一系列在啮齿类动物中进行的有效癌症疗法反应不佳,马里兰的研究者认为,免疫疗法及被批准的基于铂的化学疗法均可以减少多种类型的植入肿瘤的尺寸,并且可以较大幅度地改善含有完整微生物组的小鼠的生存率;法国的研究人员同样也得到了类似的研究结果,他们利用化疗制剂环磷酰胺对植入肿瘤的小鼠以及工程化携带肺部肿瘤的小鼠进行研究。

上述研究结果引发了一系列更为深入的研究和猜测,研究者们想去揭示肠道微生物如何引发个体的癌细胞死亡,甚至是癌症距离胃肠道较远时,微生物组和癌症之间最大的逻辑关联或许就是免疫系统,机体内定植的微生物可以同炎症联系起来并且调节机体免疫细胞对外来入侵者的警觉性,免疫系统似乎不仅是机体微生物组和癌症疗法相互作用机制的根源,而且其还介导着细菌、真菌及病毒影响癌症发生的机制。

来自密歇根大学的研究者Patrick Schloss说道,我们清楚地发现机体微生物群落的改变要优先于肿瘤的形成,但微生物组和癌症之间的关联非常复杂,某些微生物可以促进细胞增殖,而其它微生物则会保护机体抵御癌症生长;在某些情况下,刺激一种癌症的状况在另外一种癌症中却具有完全相反的效应,很显然,共生的微生物群落可以影响炎症的发生,同时还会通过其它机制来影响机体的致癌作用。

【5】注射细菌——免疫治疗癌症的新武器

doi:10.1126/scitranslmed.3008982

近日,Johns Hopkins和BioMed Valley Discoveries科学家们已经证明,注射细菌--诺维氏芽孢梭菌(Clostridium novyi),可以缩小大鼠和犬体内肿瘤大小。他们的做法更新了19世纪90年代癌症研究人员William Coley的早期工作,Coley注意到有些病人癌症术后发生感染后,病情得到缓解或甚至癌症得到了治愈。

Coley开发了基于杀死细菌的治疗手段,但未能赢得其他同行的相信,他们质疑Coley设计的治疗方法的有效性以及安全性。虽然出发点是提高免疫反应的潜在抗癌好处,其他研究人员也重复Coley的方法在过去几十年,但结果是喜忧参半。

但现在,科学家们公布的结果表明:注入细菌能根除肿瘤组织。该研究结果发表在Science Translational Medicine杂志上。

【6】Science Trans Med:工程改造细菌,简单检测癌症和糖尿病

DOI: 10.1126/scitranslmed.aaa3601

斯坦福大学的研究人员最近设计并完成了一个应用在医学诊断的新工具:使用活细菌制成的生物传感器能够在感应到疾病时发出特定的颜色。研究者重新改造布阵了细菌内部的“基因电路”,使细菌能够识别尿液样品中异常的葡萄糖水平,提示糖尿病的存在。这个新技术的发明,属于合成生物学的领域的一个突破。这篇文章发表在最新一期的Science Translational Medicine。

细菌可以回应和适应它们周围的环境,而这种能力是目前的诊断设备所不能拥有的。它们是对外来物质非常灵敏的检测器。即使是在恶劣的环境中,它们也能生活很长一段时间。由于细菌拥有的惊人繁殖能力,所以复制制造上千个测试又是非常简单便捷。所以科研人员试图使用活细菌来进行诊断工作。

【7】PLOS ONE:肠道细菌或可帮助抑制癌症发生

doi:10.1371/journal.pone.0151190

如今科学家们已经发现多种类型的肠道细菌是促进或者抑制机体肥胖等多种疾病的特殊因子,近日来自加州大学洛杉矶分校(University Of California Los Angeles)的研究人员又通过研究发现,肠道菌群或可被用来降低机体患某些癌症的风险,相关研究刊登于国际杂志PLoS ONE上,相关研究结果表明,抗炎性的健康有益肠道菌群或可减缓或阻断某些类型癌症的发生。

研究者Robert Schiestl表示,临床医生们往往通过分析机体肠道细菌的水平和类型来减少个体患癌的风险,随后医生们会开一些益生菌来替代或增强机体肠道细菌的抗炎特性;数百万年以来,肠道细菌在机体中会进化成为有益的肠道菌群或有害的肠道菌群,有益肠道细菌往往具有抗炎性特性,而有害的细菌则会促进炎症发生,相比一万亿个人类细胞而言,机体通常包含有10亿个细菌细胞。

【8】AEM:有益菌帮助女性免受乳腺癌侵袭

doi:10.1128/AEM.01235-16

刊登在applied and Environmental Microbiology杂志上的一项研究报告中,研究人员发现,有潜力诱发乳腺癌的细菌通常存在于癌症患者的乳腺中;而如果个体健康乳腺中含有大量的有益细菌,这些细菌则会保护女性免于癌症的发生;相关研究或可帮助科学家们利用益生菌来保护女性免于乳腺癌的发生。

文章中,研究者Camilla Urbaniak对经历病灶切除术、良性(13名女性)或癌变(45名女性)乳房切除术的58名患者进行研究,研究人员对患者机体的乳腺组织进行研究分析,同时以23名接受乳房缩小术或增大术的健康女性为对照进行研究;研究者利用DNA测序对组织样本中的细菌进行鉴别,并且培养从而确定所存活的细菌

研究者发现,当乳腺癌患者机体中大肠杆菌和表皮葡萄球菌的水平增加时,就被认为可以诱导HeLa细胞的DNA发生双链断裂,而双链断裂是最有害的一种DNA损伤,其通常可以被生殖毒素、活性氧自由基及电离辐射诱发产生;DNA双链断裂的修复机制通常非常容易出错,而引发的错误通常会导致癌症发生。

【9】JCEM:肠道菌群多样性高的个体不易患乳腺癌

doi:10.1210/jc.2014-2222

近日,来自美国国家癌症研究所的研究人员通过研究表示,绝经后女性如果机体中携带有多样化的肠道菌群,那么其机体的雌激素代谢产物或许对其健康更加有益,相关研究刊登于国际杂志Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism (JCEM)上。

从20世纪70年代开始,科学家们就研究发现构成肠道微生物组的肠道细菌会影响女性机体雌激素的功能,雌激素是女性机体最原始的性激素;肠道细菌的定殖会决定雌激素产生后是存留在机体内还是会随着尿液和粪便而排出体外,此前研究显示,循环在机体中的雌激素和其代谢产物的水平和女性绝经后患乳腺癌的风险直接相关。

研究者James Goedert表示,相比肠道菌群多样性较低的女性来讲,那些机体肠道菌群多样化的女性,其机体中的雌激素的代谢产物存留的水平往往较高,这就暗示了含有较高水平雌激素的女性患乳腺癌的风险会降低。

【10】PNAS:采用放射性细菌治疗恶性胰腺癌

doi: 10.1073/pnas.1211287110

Yeshiva大学爱因斯坦学院科学家开发出一种新的治疗胰腺癌的方法,该方法利用了李斯特菌属细菌(Listeria bacteria)选择性侵染癌细胞并将放射性同位素特异的转运到癌细胞体内。该试验性治疗以高侵染性胰腺癌小鼠为模型,发现这种方法能够明显的降低癌细胞的转移性并且对健康组织没有影响。相关报道发表在近期PNAS上。

爱因斯坦学院教授Claudia Gravekamp博士称,我们在首次实验中就能够达到降低90%的癌细胞侵染性。该结果非常鼓舞人心,经过进一步提高,我们的方法有望开启治疗恶性胰腺癌的新时代。

胰腺癌是一类常见的致死性癌症,五年生存率仅为4%。虽然通过手术能够切除胰腺癌,但是由于早期没有任何明显征兆,而早期诊断非常困难。大多数胰腺癌病人确诊时癌细胞已经扩散,通常症状为黄疸,神经痛,体重减轻,四肢无力等。一旦癌细胞扩散就没有很好的治疗手段了,只能尽量提高生活质量。(生物谷Bioon.com)

 
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