Cell|碧云天产品助力胞内菌促进肿瘤转移研究
2022年4月7日《Cell》杂志在线发表了西湖大学生命科学学院蔡尚团队的最新研究成果“Tumor-resident intracellular microbiota promotes metastatic colonization in breast cancer”。肿瘤细胞内的微生物被认为也是肿瘤本身的组成部分之一，在多种癌症类型中广泛存在，这些细菌在肿瘤发生发展过程中所发挥的生物学作用尚不明晰。本研究则首次证实了乳腺癌肿瘤组织中存在的“胞内菌”在调节肿瘤转移过程中扮演的重要角色，在不影响原发肿瘤生长的情况下，清除肿瘤细胞中的微生物可以有效降低乳腺癌的肺转移。本研究成果为深入理解肿瘤转移机制，改良临床乳腺癌治疗提供了全新的理论方向。
已有研究表明，位于肠道中的菌群微生物可以通过直接调节免疫系统，或者利用代谢产物间接参与调控肿瘤进展，但是对于肿瘤细胞内的细菌是否参与肿瘤发生发展目前仍有待于进一步研究。本文中，研究人员利用经典的小鼠自发性乳腺癌肿瘤模型开展了一系列肿瘤组织微生物菌群功能研究。由于肿瘤细胞内“胞内菌”的含量相对较低，因此研究人员对检测方法进行了改进，提高了检测灵敏度，结果显示肿瘤组织中细菌含量为正常乳腺组织中细菌含量的10倍左右，并且随着肿瘤体积的增大，肿瘤组织中的细菌密度基本保持不变。随后研究人员通过16S测序分析得知，在正常乳腺组织和肿瘤组织中存在不同的微生物菌群组成。在对照组样本中的菌群以变形杆菌为主，而在肿瘤组织中则以厚壁菌门为主，并且与正常组织相比，肿瘤组织中菌群的α多样性降低，说明在肿瘤组织中微生物发生了选择性扩增。在肿瘤组织中检测到的菌群类型主要包括葡萄球菌、肠球菌、链球菌和乳酸杆菌等。同时，肿瘤组织中的厌氧菌数量急剧减少，兼性厌氧菌显著增加，说明在肿瘤环境中存在动态氧微环境。随后，研究人员利用16S荧光原位杂交分析、脂多糖染色及脂磷壁酸染色等方法确定了细菌在小鼠乳腺癌肿瘤细胞内的定位，并通过高分辨率电镜观察到了位于细胞质内的细菌。
为了进一步验证肿瘤细胞内的“胞内菌”对于肿瘤发生发展的作用，研究人员利用特殊方法实现了对“胞内菌”的定向清除，ATBx-DW能够同时清除肠道菌群和“胞内菌”，而ATBx-IV则只对“胞内菌”有效。基于此，研究人员分别验证了肠道菌群和“胞内菌”在肿瘤发生发展中的作用。结果显示肠道菌群在肿瘤生长中起着重要作用，而肿瘤菌群则不起作用；清除肿瘤菌群则能够有效抑制小鼠乳腺癌的肺转移发生。
基于上述结果，研究人员推测，肿瘤细胞内的细菌可能会随着循环系统移动，与宿主肿瘤细胞一起迁移到远端器官并参与调控转移过程。针对原位肿瘤、肺转移灶、含微小转移灶的肺组织及正常乳腺组织和肺组织进行的16S测序验证了研究人员的这一猜想，测序结果显示，原位乳腺癌组织和早期肺转移灶组织具有相似的微生物菌群，并且该菌群与正常乳腺组织和肺组织具有明显差异，但是随着肺部转移肿瘤组织的不断生长，扩散，其所含微生物菌群会逐渐受到肺部微环境影响。后续一系列实验也证实，细菌只能随着肿瘤细胞一起在循环系统中移动，并定植在远端器官。
为了进一步研究不同类型的胞内菌对肿瘤细胞转移能力的影响，研究人员分别将四种单个菌株与肿瘤细胞的共培养物重新注入到小鼠体内，结果显示葡萄球菌和乳酸杆菌能够显著增加小鼠转移性肿瘤病灶的定植数量，而肠球菌和链球菌的影响最小，这可能是由于不同细菌在单个细胞或类器官水平上的侵袭效率有所差别。并且在较少发生转移的MMTV-Wnt肿瘤小鼠模型上重新注入分离出的“胞内菌”也能观察到明显增强的肺转移趋势。上述体内外实验结果均证实，“胞内菌”能够促进小鼠乳腺癌的肺转移过程。
为进一步探究“胞内菌”促进肿瘤细胞迁移的具体机制，研究人员对肿瘤细胞进行了单细胞RNA测序分析，结果显示“胞内菌”侵袭并没有改变肿瘤细胞异质性，但是却增强了其干细胞特性。KEGG信号通路分析发现细菌入侵的肿瘤细胞激活了多种免疫相关信号，包括toll样受体信号通路、nod样受体信号通路、TNF信号通路、NF-kB信号通路、Th17信号通路、细胞因子趋化因子相关通路等。同时，细菌入侵肿瘤细胞后，也会通过特定的信号通路对细胞骨架进行重塑，从而帮助肿瘤细胞应对血管中血压带来的损伤，避免在转移过程中细胞受到损伤，从而增强肿瘤细胞远端器官转移的能力。最后，研究人员也对临床乳腺癌患者的相关组织进行了菌群分析，结果显示，人乳腺癌组织与实验中小鼠乳腺癌组织具有类似的微生物表现。说明人乳腺癌细胞中的“胞内菌”在患者乳腺癌发生和发展中也发挥着重要作用。
在研究中，研究人员选用了多款碧云天高品质产品，包括红细胞裂解液、抗荧光淬灭封片液、SDS-PAGE蛋白上样缓冲液(5X)。
| 产品编号 | 产品名称 | 产品包装 |
| C3702-120ml | 红细胞裂解液 | 120ml |
| C3702-500ml | 红细胞裂解液 | 500ml |
| P0126-5ml | 抗荧光淬灭封片液 | 5ml |
| P0126-25ml | 抗荧光淬灭封片液 | 25ml |
| P0015 | SDS-PAGE蛋白上样缓冲液(5X) | 2ml |
| P0015L | SDS-PAGE蛋白上样缓冲液(5X) | 15ml |
论文链接：
Fu et al., Tumor-resident intracellular microbiota promotes metastatic colonization in breast cancer, Cell (2022).
https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.02.027