科学家出妙招!“细菌+蔬菜”,抑制超75%癌细胞
2018/01/15
结直肠癌是一种常见的癌症。现在,新加坡的科学家们想出一个妙招能够预防它:利用被改造的共生菌,将西蓝花、甘蓝等植物中的一种天然物质,转变成强大的抗癌化合物。这一策略可以减少患癌小鼠75%的癌细胞,抑制肿瘤生长。未来,“共生菌+蔬菜”的组合或可在抗癌领域发挥巨大潜能。


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1月10日,这篇发表于《Nature Biomedical Engineering》期刊、由新加坡国立大学(NUS)Matthew Wook Chang教授带领的团队获得的研究结论吸引了媒体的注意。


图片来源:期刊(doi:10.1038/s41551-017-0181-y)

植物中潜在的抗癌产物

事实上,食用富含异硫氰酸盐(isothiocyanates)、吲哚类、生物碱、酚类等天然产物的食物是预防癌症的一种方法。但是,研究人员强调:“这些天然产物生物利用率低、宿主吸收率差,一般的食用量难以达到化学预防效果。

而且,许多潜在的抗癌代谢物需要在特定酶的催化下才能发挥作用。存在于十字花科植物(花椰菜、甘蓝、白菜等)中的硫代葡萄糖苷(又称芥子油苷,glucosinolate)就是其中一种。研究发现,十字花科植物拥有特定的酶——myrosinase,负责将硫代葡萄糖苷转变成萝卜硫素(sulforaphane),用于自我防御。

萝卜硫素被证实是一种具有抗癌特性的有机小分子,能够抑制细胞周期、促进细胞凋亡因子的表达。遗憾的是,哺乳动物不产生Myrosinase酶。

改造细菌,使其表达关键酶

虽然结直肠癌早期诊断结合手术可以很好地治疗,但是约60%的患者确诊时已经是晚期,预后效果有限。

Matthew Wook Chang教授团队推测:如果向胃肠道提供Myrosinase酶,那么食用十字花科蔬菜是否能够发挥抗癌作用?

为了验证假设,他们改造了一种大肠杆菌,使其能够特异性靶向结直肠癌(CRC),结合于肿瘤细胞表面,并分泌Myrosinase酶。


理论上,这一共生菌能够催化来源于十字花科蔬菜的硫代葡萄糖苷,生成具有抗癌特性的萝卜硫素。当癌细胞被消灭掉,这些工程菌会从肿瘤细胞上脱离,随排泄物离开人体。(图片来源:期刊)

“共生菌+蔬菜”,高效抑制肿瘤生长

在体外试验中,“工程菌+西蓝花提取物”的混合制剂能够近100%地阻止小鼠、人类CRC肿瘤细胞的生长。当以结直肠癌小鼠为模型,这一组合可以降低75%的肿瘤数量,抑制肿瘤生长。

“这一研究提醒我们,吃蔬菜很重要。”文章第一作者Chun-Loong Ho强调道。

预防癌症、减少复发风险

NUS团队第一次证实,经过人工改造的大肠杆菌可以在体外培养并分泌Myrosinase酶。更让他们惊喜的是,“工程菌+硫代葡萄糖苷”能够清除超95%的癌细胞。

研究人员预测,这一策略既可以预防癌症,也可以清除术后残留的癌细胞。“这些细菌可以作为膳食补充剂预防CRC的发生,减少术后复发概率。”Chang表示,“这一治疗方案成本低、可持续性高,且不会额外增加癌症患者的负担。”

参考资料:

Engineered Gut Bacteria Provide Enzyme That Helps Green Vegetables Fight Cancer

With these special bacteria, a broccoli a day can keep the cancer doctor away

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  • Engineered commensal microbes for diet-mediated colorectal-cancer chemoprevention

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