大肠杆菌（Escherichia coli或E. coli）是一种常见于人体肠道的细菌家族。科学家发现，这种细菌释放的一种毒素与某些结直肠癌病例有关。
目前尚不清楚为什么在过去二十年中，55岁以下人群的结肠癌病例翻了一番，这一惊人的增长让医生和癌症研究人员感到震惊。
但部分原因可能是colibactin，这是一种由某些大肠杆菌和其他细菌菌株产生的DNA损伤毒素。本周发表的一项研究中，研究人员发现了这种毒素与年轻患者结肠癌之间的强烈关联。
该研究团队位于加利福尼亚大学圣地亚哥分校，他们分析了来自四大洲近1000名结直肠癌患者的组织样本。他们发现大多数患者的癌症带有表明过去曾接触过colibactin的突变。
“你可以把它想象成细菌用来对抗其他细菌并自我防御的武器系统，”该研究的主要作者Ludmil Alexandrov说，这项研究本周发表在《自然》杂志上。
值得注意的是，40岁以下患有早期结肠癌的人比70岁及以上的人携带这些突变的可能性高3到5倍。
据推测，在某些人中，这种细菌武器——技术上称为“基因毒素”——可以针对他们的肠道细胞，引发突变，从而增加患结直肠癌的风险。
根据他们的数据，这种暴露并不是在癌症诊断时持续存在的，而是在童年时期发生的。
“我们的估计是在生命的前10年内发生，”Alexandrov说。“所以如果你在5岁时发生这种突变，那会使你比预期提前20到30年患上结直肠癌。”
虽然这项研究显示了强烈的关联，但数据不能证明colibactin导致了这些患者在更年轻的年龄患上癌症。该领域的研究人员也不认为大肠杆菌或任何单一微生物是结直肠癌激增的关键因素。
“那太简单了，”佛罗里达大学的微生物组研究员Christian Jobin说。
他补充说，更有可能的是，colibactin——在大肠杆菌中被广泛研究，但也由其他细菌产生——是众多对我们的微生物组造成影响的因素之一，这些因素共同作用可能导致某些人更快地发展出癌症。
什么触发了DNA损伤毒素
这项研究为年轻人结直肠癌发病率上升提供了一个新的线索。科学家们认为，包括饮食、久坐生活方式、药物等在内的环境因素的综合作用正在推动这一急剧上升的趋势。
这些因素可能对肠道中的微生物如大肠杆菌产生了下游影响。
“这一直令人困惑，”Fred Hutchinson癌症中心专注于肠道微生物组的胃肠病学家Neelendu Dey博士说。“可能增加癌症风险的微生物很难理解。”
实际上，大肠杆菌所属的微生物家族在生命早期阶段是你肠道中最常见的细菌类型。换句话说，它并不是需要消除的新感染源。
约20%到30%的人携带有能够合成这种毒素的大肠杆菌菌株，但这并不意味着它一定会产生“有害影响”，Jobin说，他的实验室在相关领域进行了开创性研究。
更加复杂的是，并非所有结直肠癌患者都具有这些colibactin相关突变的特征。
一定有什么因素促使细菌以这种方式行为，也许给它们提供了生长优势。“是什么触发了这种武器或其部署？”Jobin说。“我们不知道，但我们必须考虑环境。”
“我们知道，一些产生colibactin的大肠杆菌会受到饮食、炎症和药物的影响，”他补充说。
Jobin说，这项新研究“非常棒”，因为它将动物的早期临床前研究与“现实生活中的”人类联系起来，并开辟了新的研究途径。
在动物研究中，已经表明colibactin暴露可以驱动癌症的发展。例如，删除负责产生这种毒素的大肠杆菌基因区域实际上可以使细菌无法在动物中促进癌症。喂养动物更多或更少的纤维会影响肿瘤生长。
抗生素使用和营养可能发挥作用
由于他们对全球各地患者的癌症基因组进行了测序，Alexandrov说研究人员可以判断这些与colibactin相关的突变在非洲和亚洲的一些“农村、非工业化”地区实际上非常罕见，而在美国和西欧则更为频繁。
这些证据，加上这些突变是儿童早期暴露的结果，使他们提出了几个假设。
他说，他们最怀疑的因素包括分娩方式（剖腹产与阴道分娩）、母乳喂养、抗生素使用以及营养，例如儿童是否食用了高度加工食品。
“所有这些因素都被认为会显著影响微生物组，有些证据表明它们可能会影响这种[产生colibactin的]细菌，但我们需要仔细调查每一个因素。”Dey认为这些都是合理的，特别是抗生素，因为其他研究团队已经将早期使用抗生素与后来结直肠癌风险增加联系起来。
更广泛地说，他希望研究人员最终能找到作为生物标志物的微生物，以识别那些有发展癌前病变风险的人。也许在未来，可以设计药物来靶向像colibactin这样的毒素，以抵消其有害影响。
“当然，这听起来很简单，但我们必须承认在其他情况下学到的生态教训，”他说。“当你试图移除或引入一个物种时，可能会产生你没有预料到的影响，因此这一切都需要非常慎重地进行。”
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