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Nature揭秘:干细胞竟然是“癌症与细菌”之间的桥梁?

2017/08/22 来源:生物探索
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导读
胃癌是与癌症相关的死亡最常见的原因之一。形成这种癌症的主要原因是一种被称为幽门螺杆菌的细菌。然而,究竟这种细菌是如何导致癌症的至今仍是一个谜。最新发表在Nature上的一项成果发现,细菌的致癌机制可能与干细胞有关。


图片来源:global stem cell therapy

胃癌是与癌症相关的死亡最常见的原因之一,这主要是因为大多数病人都处于疾病的晚期。形成这种癌症的主要原因是一种被称为幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)的细菌。这种细菌长期感染着大约一半的人类。

然而,与肿瘤病毒不同的是(人们很早就知道到,某些病毒通过将致癌基因插入宿主细胞DNA中来引发癌症),细菌不会在它们的宿主细胞中留下转化基因(transforming gene)。究竟这种细菌是如何导致癌症的至今仍是一个谜。

8月16日,发表在Nature杂志上题为“Stromal R-spondin orchestrates gastric epithelial stem cells and gland homeostasis”的研究中,来自德国Max Planck研究所和美国斯坦福大学等机构的科学家们发现,幽门螺杆菌能够使胃中的干细胞更新进入“超速运转”的状态(overdrive),而干细胞更新被很多科学家认为在癌症发展中发挥了作用。该研究证实,胃部含有两种不同的干细胞类型,它们对相同的驱动信号做出了不同的响应。


Thomas F. Meyer教授(图片来源:MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT)

事实上,该研究的共同通讯作者Thomas F. Meyer教授和他的同事们已经花了许多年来调查幽门螺杆菌及其诱导的胃上皮组织中细胞的变化。其中,让他们尤为困惑的一个问题是:在细胞被快速替换的环境中,恶性肿瘤是如何被诱导的?他们怀疑,这个问题的答案可能与在胃内部排列成行的腺体(glands)底部被发现的干细胞有关。这些干细胞会“自下而上”(from the bottom up)不断替换残存的细胞,它们也是胃部仅有的长寿细胞。

该研究的第一兼共同通讯作者、临床科学家Michael Sigal博士曾经推翻了已经建立的教条。研究发现,幽门螺杆菌不仅感染表面细胞,一些细菌还能够侵入到腺体(glands)深处,到达干细胞室(stem cell compartment)。现在,他们发现这些干细胞确实通过增加它们的分裂来响应感染。科学家们在受影响的患者中观察到,干细胞的这一响应不仅产生了更多的细胞,还导致了特征性的黏膜增厚。


Cross section of stomach glands, showing the outline of individual cells in green and their nuclei in blue. Credit: MPI for Infection Biology

该研究还发现,胃腺中含有两种不同的干细胞群。它们都响应一种被称为Wnt的信号分子。该分子在许多成体组织中维持干细胞的更新。至关重要的是,研究者们发现,腺体下面的结缔组织层的肌成纤维细胞(myofibroblast)产生了第二个干细胞驱动信号——R-spondin。而两种干细胞群对R-spondin的响应是不同的。研究证实,正是这一信号控制着对幽门螺杆菌的响应:感染幽门螺杆菌后,这一信号被加强了,进而沉默了更慢循环的干细胞群(more slowly cycling stem cell population),并让另一种更快循环的干细胞群(faster cycling stem cell population)进入超速运转状态。

Sigal博士称:“我们的研究结果表明,一种感染性细菌能够增加干细胞的更新。由于幽门螺杆菌引发的是终生感染,因此,干细胞分裂的持续增加可能足以解释致癌风险的增加。我们的发现为解答细菌如何增加癌症的风险提供了宝贵的线索。”

参考资料:

Are stem cells the link between bacteria and cancer?

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