由英国医学研究委员会医学科学实验室(LMS)、帝国理工学院和科隆大学研究人员领导的国际科学团队发现,与肿瘤相关的微生物能够产生一种可控制癌症进展并增强化疗效果的分子。
这项发表在《细胞系统》上的研究首次确认了结直肠癌相关细菌产生的强效抗癌代谢物——2-甲基异柠檬酸(2-MiCit)。该发现为开发新型癌症治疗策略提供了可能,包括增强现有疗法效果的新药研发。
研究团队采用复杂的高通量筛选方法,在1,100种不同条件下测试了秀丽隐杆线虫(C. elegans),发现大肠杆菌(E. coli)产生的2-MiCit能够提升化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)的疗效。通过计算机建模,研究证实癌症患者的肿瘤相关微生物组(肿瘤内部及周围细菌)也具备产生该分子的能力。在人类癌细胞和结直肠癌果蝇模型中的验证实验显示,2-MiCit表现出显著的抗癌特性,果蝇实验中甚至延长了生存期。
LMS宿主-微生物共代谢研究组负责人Filipe Cabreiro教授指出:"我们首次揭示了肿瘤相关细菌与癌细胞之间的化学对话机制。这种细菌代谢物作为化疗的强力搭档,通过干扰癌细胞代谢使其对药物更敏感。"
研究显示,2-MiCit通过抑制癌细胞线粒体(细胞能量工厂)中的关键酶活性引发DNA损伤,激活抑制癌症进展的信号通路。这种多管齐下的攻击与5-FU产生协同效应,联合治疗的癌细胞杀伤效果显著强于单一化合物。
论文第一作者LMS博士后研究员Daniel Martinez-Martinez表示:"微生物是人体不可或缺的组成部分。这种单一分子对癌症进展的深远影响,印证了从整体角度理解生物学复杂性的重要性。我们目前的研究只是冰山一角。"
与药物化学家合作开发的2-MiCit合成改良版展现出更强的抗癌活性,证明基于天然微生物产物开发新药的巨大潜力。Cabreiro补充说:"以天然微生物产物为起点,我们成功设计出更高效的分子,这是对自然界的创造性优化。"
这项发现不仅揭示了癌症相关微生物组对肿瘤进展的影响机制,更展示了利用这些细菌代谢物改善癌症治疗的全新可能性。研究同时强调,在个性化医疗中应同步考虑患者及其微生物组的双重因素。
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