本文轉(zhuǎn)載自奇點(diǎn)網(wǎng)

盡管科學(xué)在不停地進(jìn)步，但是癌癥依然是人類(lèi)難以攻克的一個(gè)疾病，不同的治療辦法也是層出不窮。近年來(lái)，隨著微生物研究的大熱，就有科學(xué)家把這兩者聯(lián)系到了一起，想看看能不能用這小小的不起眼的微生物來(lái)解決一直困擾人類(lèi)的疾病。

腸道微生物與抗癌藥物的相輔相成

在2013年，就有兩個(gè)研究同期登上了《科學(xué)》雜志。它們共同證明了我們腸道中的菌群可以幫助鞏固腫瘤藥物的療效，能夠調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的反應(yīng)。其中一項(xiàng)研究是由美國(guó)國(guó)家癌癥研究所的研究員Noriho Iida及其同事發(fā)現(xiàn)的，他們培養(yǎng)出癌癥小鼠模型，分成2組，其中1組在給藥前先服用了3周抗生素，打破了腸道菌群的穩(wěn)定，再分別給它們服用同等劑量的鉑類(lèi)化療藥物，發(fā)現(xiàn)腸道菌群正常的小鼠對(duì)藥物抗腫瘤的反應(yīng)明顯，治療效果更好。[1]

另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是由法國(guó)的科學(xué)家Sophie Viaud領(lǐng)導(dǎo)的，他們利用的是一種叫做環(huán)磷酰胺的抗癌藥物，它可以刺激免疫細(xì)胞產(chǎn)生抗腫瘤免疫反應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，環(huán)磷酰胺可以改變腸道微生物的種群構(gòu)成，驅(qū)使種群中的革蘭氏陽(yáng)性菌進(jìn)入次級(jí)淋巴系統(tǒng)，觸發(fā)一種特殊的輔助T細(xì)胞對(duì)腫瘤發(fā)動(dòng)攻擊，從而達(dá)到殺滅腫瘤的治療效果。而與上一個(gè)研究相似的是，在對(duì)無(wú)菌小鼠或是已經(jīng)服用抗生素殺死了部分革蘭氏陽(yáng)性菌的小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，這一抗癌機(jī)制就不能夠正常啟動(dòng)了。[2]

這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都表明，腸道微生物從某個(gè)角度是可以決定藥物的抗癌效果如何的，在治療癌癥中少不了它們的存在。除此之外，兩項(xiàng)研究也都從側(cè)面提醒我們，在癌癥患者的治療中，使用抗生素可能存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)，用藥時(shí)一定要慎重。

有毒細(xì)菌消滅腫瘤

有時(shí)候，有些在當(dāng)時(shí)看來(lái)很瘋狂的療法，可能往往隨著科學(xué)的發(fā)展在未來(lái)還能被人們所啟用。注射有毒細(xì)菌治療癌癥就是一個(gè)例子。2014年，一篇發(fā)表在《科學(xué) 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上的文章就證實(shí)了直接將細(xì)菌注射到腫瘤內(nèi)能夠有效控制腫瘤的生長(zhǎng)，甚至能夠消滅腫瘤！

諾維氏梭菌的模擬圖

這個(gè)神奇的細(xì)菌叫做諾維氏梭菌，它存在于土壤中，含有毒素，可以感染牛羊等牲畜還有人。研究人員敲掉了細(xì)菌中的一部分產(chǎn)毒基因，降低了它的毒性，將諾維氏梭菌改造成了“生物武器”。由于腫瘤生長(zhǎng)速度快，往往會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部組織缺氧，諾維氏梭菌恰好是厭氧菌，適合在這種低氧環(huán)境下生存。隨著改造后細(xì)菌的分裂繁殖，它們會(huì)釋放一些毒素可將癌細(xì)胞殺死，細(xì)菌則利用壞死腫瘤細(xì)胞的碎片生存。

實(shí)驗(yàn)是在寵物狗身上進(jìn)行的，研究人員征用了16只患有腫瘤的寵物狗，向它們的腫瘤直接注射諾維氏梭菌的孢子。在21天的治療后，有6只首先出現(xiàn)了抗腫瘤反應(yīng)，3只顯示腫瘤完全消除，其他3只的腫瘤最長(zhǎng)直徑縮小了30％。但是麻煩的是，一部分寵物狗都出現(xiàn)了細(xì)菌感染的發(fā)熱和炎癥。[3]

盡管如此，科學(xué)家們對(duì)這個(gè)方法的態(tài)度仍然是樂(lè)觀的，論文的通訊作者周世斌說(shuō)，用細(xì)菌來(lái)治療癌癥最大的優(yōu)點(diǎn)在于改造容易，用基因技術(shù)可以達(dá)到減少毒性等等要求。雖然預(yù)計(jì)中，臨床試驗(yàn)的患者也可能會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)，但是這也有助于研究人員們逐步確定患者耐受范圍內(nèi)的安全劑量。還有一部分研究人員認(rèn)為，可以將其與其他療法相結(jié)合，可能也能減少副作用，獲得更好的治療效果。

滅活細(xì)菌對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞的抑制作用

梭狀芽胞桿菌

既然活細(xì)菌的不良反應(yīng)如此之大，滅活的細(xì)菌能不能起到作用呢？別說(shuō)，還真有科學(xué)家做了這個(gè)研究。2015年年底，來(lái)自新加坡的研究人員Teoh Swee Hin在《自然》雜志的子刊《科學(xué)報(bào)告》上發(fā)表文章，他和他的團(tuán)隊(duì)使用滅活的梭狀芽胞桿菌成功的抑制了結(jié)腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。

Teoh Swee Hin使用高溫對(duì)梭狀芽胞桿菌進(jìn)行了滅活，將其分別添加到培養(yǎng)結(jié)腸癌細(xì)胞的二維和三維細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)中。二維細(xì)胞培養(yǎng)是普通的平板培養(yǎng)，細(xì)胞只能沿著培養(yǎng)基的平面生長(zhǎng)，而三維細(xì)胞培養(yǎng)是將具有三維結(jié)構(gòu)不同材料的載體與細(xì)胞在體外進(jìn)行培養(yǎng)，使細(xì)胞能夠在三維立體空間結(jié)構(gòu)中遷移、生長(zhǎng)。三維細(xì)胞培養(yǎng)既能最大程度模擬體內(nèi)環(huán)境，又具有直觀和條件可控的優(yōu)勢(shì)。

滅活的梭狀芽胞桿菌在二維細(xì)胞培養(yǎng)平臺(tái)上經(jīng)過(guò)了72小時(shí)，與空白對(duì)照組相比，加入了滅活芽孢桿菌的癌細(xì)胞生長(zhǎng)速度下降到了6.3%。于是研究人員繼續(xù)使用三維平臺(tái)來(lái)驗(yàn)證，復(fù)雜的三維模型更好地模擬了腫瘤以及腫瘤所處的人體內(nèi)微環(huán)境，同樣的時(shí)間內(nèi)，抑制作用使得癌細(xì)胞的生長(zhǎng)速度降低了73.8%。[4]

對(duì)于Teoh Swee Hin和他的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)結(jié)果是令他們感到驚喜的。有了這個(gè)結(jié)果，他們迅速的開(kāi)始準(zhǔn)備后續(xù)的工作，比如對(duì)其他癌癥模型是否也有同樣的抑制作用，以及真正進(jìn)入人體后，與他們的三維模擬是否會(huì)出現(xiàn)偏差，是否還有其他的不良反應(yīng)等等。

自帶“指南針”的磁性細(xì)菌成為腫瘤藥物的新載體

說(shuō)了活細(xì)菌、滅活細(xì)菌，最后還要說(shuō)一種神奇的“磁性細(xì)菌”。這種“奇妙的細(xì)菌”是由加拿大蒙特利爾大學(xué)理工學(xué)院納米機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的主任Sylvain Martel發(fā)現(xiàn)的，一開(kāi)始Martel是想利用磁場(chǎng)引導(dǎo)納米機(jī)器人順著血管游進(jìn)腫瘤，把治療癌癥的藥物送到特定的區(qū)域。但是由于納米機(jī)器人的制造技術(shù)目前還達(dá)不到這個(gè)要求，他不得不放棄這個(gè)想法。

緊接著Martel在細(xì)菌中找到了替代者——趨磁球菌，這種細(xì)菌的體內(nèi)可以合成磁小體，就像一根“指南針”一樣，在磁場(chǎng)的作用下，細(xì)菌能夠準(zhǔn)確地到達(dá)他的“目的地”。光到達(dá)還不夠，這種趨磁球菌本身可憑借磁力和自身的氧氣傳感器向深水缺氧區(qū)域移動(dòng)并生存下來(lái)，于是研究人員猜測(cè)它們?cè)谌梭w內(nèi)應(yīng)該也可以向著低氧的腫瘤區(qū)域“進(jìn)發(fā)”。果然，將癌癥小鼠放入計(jì)算機(jī)控制的磁場(chǎng)中，55%的趨磁球菌成功進(jìn)入了腫瘤區(qū)域。[5]

另外利用自身鞭毛的推動(dòng)力，趨磁球菌的游動(dòng)速度也比普通細(xì)菌要快得多，這使得它們可以迅速的將自己攜帶的化療藥物準(zhǔn)確地投放到腫瘤區(qū)域內(nèi)?；熕幬锸菍?duì)人體有很大的副作用，傳統(tǒng)化療藥物就像是找不到路的外賣(mài)小哥一樣，會(huì)把藥物留在體內(nèi)的其他部位，導(dǎo)致藥物的效率不高。而這種趨磁球菌則像是自帶GPS，聽(tīng)從指揮，直奔目標(biāo)而去的戰(zhàn)士，提高了藥物的治療效率，也降低了副作用。文章刊登在了《自然 納米技術(shù)》雜志上，盡管這只是在理論上證實(shí)了可行性，但是依然值得人們期待它在進(jìn)入臨床后的消息。

多年以來(lái)，科學(xué)家們對(duì)癌癥進(jìn)行了大量的研究，但是在治療方面，可以說(shuō)只取得了微小的進(jìn)步。在與癌癥的戰(zhàn)斗中，我們還有很多的工作要做，而且也還有不同類(lèi)型、不同階段的腫瘤需要?dú)灉纾@全部的問(wèn)題不是一種藥物或者一種療法就能解決的，所以希望在未來(lái)，我們能看到更多的、更好的新技術(shù)來(lái)治療頑固的癌癥。

參考文獻(xiàn)：

[1] Iida N, Dzutsev A, Stewart C A, et al. Commensal bacteria control cancer response to therapy by modulating the tumor microenvironment[J]. Science, 2013, 342(6161): 967-970.

[2] Viaud S, Saccheri F, Mignot G, et al. The intestinal microbiota modulates the anticancer immune effects of cyclophosphamide[J]. Science, 2013, 342(6161): 971-976.

[3] Roberts N J, Zhang L, Janku F, et al. Intratumoral injection of Clostridium novyi-NT spores induces antitumor responses[J]. Science translational medicine, 2014, 6(249): 249ra111-249ra111.

[4] Bhave M S, Hassanbhai A M, Anand P, et al. Effect of Heat-Inactivated Clostridium sporogenes and Its Conditioned Media on 3-Dimensional Colorectal Cancer Cell Models[J]. Scientific reports, 2015, 5.

[5] Felfoul O, Mohammadi M, Taherkhani S, et al. Magneto-aerotactic bacteria deliver drug-containing nanoliposomes to tumour hypoxic regions[J]. Nature Nanotechnology, 2016.