某些肠道细菌可以解释炎症性肠病和结肠癌之间的联系。
科学家们发现了由肠道细菌制造的破坏 DNA 的分子，这可能有助于解释为什么患有炎症性肠病 (IBD) 的人比没有这种疾病的人患结直肠癌的几率更高。
在周四（10 月 27 日）发表在《科学》杂志上的一项新研究中，研究人员发现了一类以前未知的 DNA 损伤分子或基因毒素，他们将其命名为“吲哚胺”。 这些分子由 Morganella morganii 产生，这是一种在 IBD 患者和结肠直肠癌患者的肠道中增殖的细菌。
在实验室培养皿实验中，吲哚胺会破坏 DNA，还可以促进结肠直肠肿瘤小鼠的癌症生长。 通过阻断 M. morganii 产生吲哚胺，科学家们发现它们可以阻止小鼠体内的肿瘤生长。
巴尔的摩约翰霍普金斯大学医学院的医学和肿瘤学教授辛西娅·西尔斯博士说，其他肠道细菌过去与 IBD 和结肠直肠癌有关，他没有参与这项研究。 学习。 例如，选择的大肠杆菌菌株与 IBD 相关，并产生一种称为大肠杆菌素的基因毒素，它会破坏 DNA 并推动小鼠肿瘤的生长。 这项新研究增加了我们对其他细菌如何导致这些疾病的理解。
“我们拥有大量数据——这只是添加到其中的另一部分——将微生物组与结肠疾病和结肠癌联系起来，”西尔斯说。从长远来看，这一系列研究可能会产生筛查工具，帮助医生通过采集粪便样本来识别结肠癌高风险患者。它还可能导致预防性治疗，减少患者肠道中与癌症相关的细菌的丰度，从而降低他们患病的风险。
在这一点上，“我们当然知道这些临床关联，但我们不知道如何预防或破坏它们以降低患癌症的风险，”西尔斯说。 “我们需要在分子水平上弄清楚介质是什么，这样我们才能为患者带来一些东西。”
为了发现神秘的破坏 DNA 的分子，研究人员首先从 11 名 IBD 患者的粪便样本中筛选了 100 多种肠道细菌。 （IBD 是一个术语，包括溃疡性结肠炎，它会导致结肠和直肠内壁发炎和溃疡，以及克罗恩病，它会导致整个或部分消化道发炎，最常见的是小肠。）
该团队在带有 DNA 的实验室培养皿中培养了每一种细菌菌株，并确定了 18 种破坏遗传分子的菌株。从这些菌株中，科学家们确定了细菌产生的单个分子，并测试了哪些分子会导致 DNA 损伤。
有趣的是，研究人员观察到的 DNA 损伤与大肠杆菌素引起的不匹配，标记的细菌无法制造大肠杆菌素。研究人员在他们的报告中写道：“因此，这些数据暗示了以前无法识别的微生物衍生基因毒素的存在。”
为了表征一些未知的基因毒素，研究人员放大了 M. morganii，此前有报道称其在 IBD 和结肠癌患者的肠道中都很普遍。通过这项工作，他们不仅发现了吲哚胺，还确定了制造它们所需的细菌基因：所谓的天冬氨酸氨基转移酶 (aat) 基因，它编码一种酶。
在结直肠癌的小鼠模型中，带有 aat 基因的 M. morganii 菌株加剧了肿瘤的生长。但是通过从细菌中删除这个基因，该团队阻止了吲哚胺的产生，从而阻止了癌症的生长。 “他们提供的最好证据是小鼠研究——这让我信服，”西尔斯说。
然而，鼠标模型有其局限性。研究人员使用了“gnotobiotic”小鼠，这意味着他们准确地选择了哪些细菌会在啮齿动物中生长。它们仅包括 M. morganii 和其他七种没有遗传毒性的细菌。 Sears 说，这让科学家们能够观察到 M. morganii 的癌症驱动作用，但没有捕捉到天然肠道微生物组的复杂性。
需要更多的工作来了解 M. morganii 在不同类型的 IBD 和结直肠癌中的流行程度。西尔斯说，与其他基因毒素相比，后续研究还需要准确确定吲哚胺如何导致 DNA 损伤以及这些分子对癌症发展的影响。
“这是第一步，”她谈到新论文时说。