肠道菌群在结直肠癌的发生发展中起重要作用,上海交通大学医学院附属仁济医院房静远教授团队在国家自然科学基金创新研究群体等多个项目的资助下,在该领域开展了多年研究,相继发表多篇论文(Cell, 2017; Gut, 2021,Gastroenterology 2021)。近期,该团队又报道了系列成果,涉及肠道菌群调控结直肠癌发生发展、他汀预防结直肠癌机制和具核梭杆菌与免疫治疗耐药相关性。
1. 首次揭示肠道菌群失调影响尿素循环进而调控结直肠癌发生发展的机制
3月23日,房静远、洪洁及陈豪燕作为共同通讯作者的一篇文章发表于《细胞·代谢》(Cell Metabolism)(https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(23)00081-5)上,是当期的重点推荐文章(Featured article),并被Cancer Discovery杂志专文评述。

该研究聚焦于肠道微生态与宿主代谢之间的相互作用机制,通过对结直肠腺瘤和结直肠癌的单细胞转录组、微生物组、代谢组和临床队列数据的整合分析,证实在结直肠腺瘤-腺癌进展过程中,宿主尿素循环代谢途径显著激活,并伴随着以双歧杆菌为代表的具有尿素降解功能的肠道共生菌的缺失。尿素高负荷可通过抑制巨噬细胞中p-STAT1和SAT1启动子区域的结合效率,促进巨噬细胞向免疫抑制性亚型分化进而破坏肠道免疫稳态。进一步动物干预实验提示尿素循环通路的抑制剂及富含尿素酶的益生菌有可能成为预防肠道腺瘤复发及癌变的有效干预制剂。
这项基础结合临床验证的研究确定了尿素循环通路作为宿主-微生物共代谢途径参与结直肠癌发生的新机制,首次提出“肠菌和宿主共代谢调控肠道免疫微环境”的全新观点,从全新的理论层面补充和完善了肠道细菌影响大肠腺瘤进展癌变的知识概念体系,也为干预结直肠腺瘤-腺癌进程提供潜在的诊断、预警及潜在治疗策略。

2. 首次发现他汀类药物预防结直肠癌的新机制
4月17日,房静远、陈萦晅及熊华作为共同通讯作者的文章在线发表于著名学术期刊《自然·微生物学》(Nature Microbiology)(IF:30.96)。这项研究首次指出他汀类药物塑造的肠道微环境是该药预防结直肠癌发生的潜在机制。

研究人员首先通过仁济医院队列展示他汀服用者具有更低的腺瘤复发率,进一步佐证了他汀类药物可以预防结直肠癌的流行病学证据;接着利用模式动物ApcMin小鼠构建肠道自发成瘤模型,发现他汀类药物可以抑制小鼠肠道肿瘤形成。为了探究该预防作用背后的机制,研究人员综合运用临床试验、临床标本、体内外实验、细菌突变体、代谢质谱、转录调控等资源及技术。他们发现,阿托伐他汀可以调节ApcMin小鼠肠道微生物群,改变宿主色氨酸代谢水平,从而导致罗伊氏乳杆菌的生长。此外,在一项志愿者临床试验中发现,在接受他汀类药物治疗后,受试者粪便中的罗伊氏乳杆菌丰度上调。随后,作者指出罗伊氏乳杆菌的保护作用可能是由该菌产生的色氨酸代谢产物吲哚-3-乳酸发挥的,为了进一步证实该结论,作者构建了罗伊氏乳杆菌突变株,该突变株产生吲哚-3-乳酸的能力被大大削弱,罗伊氏乳杆菌突变株抑制ApcMin小鼠肠道肿瘤形成的能力大为减弱。最后,研究发现吲哚-3-乳酸可以与负责TH17细胞分化的转录因子RORγt结合,拮抗其转录活性,从而抑制结直肠癌的发生。

该研究首次揭示了肠道微生物群是他汀类药物化学预防的基础,证明了罗伊氏乳杆菌-吲哚-3-乳酸-TH17轴在结直肠癌发生过程中的作用,并提出可使用单一共生菌或其代谢产物作为目前结直肠癌预防策略的补充,为结直肠癌的化学预防奠定了新的思路。
3. 首次发现具核梭杆菌通过代谢产物琥珀酸促进结直肠癌免疫治疗耐药
4月27日,房静远、陈萦晅作为共同通讯作者在著名学术期刊《细胞·宿主与微生物》(Cell Host & Microbe,影响因子IF=31.316)在线发表了一篇原创性研究论文(https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(23)00158-0)。该研究首次发现具核梭杆菌及代谢产物琥珀酸在结直肠癌免疫治疗中发挥耐药作用,为结直肠癌的肠道菌群-代谢-免疫交互对话提供新的见解。

具核梭杆菌是结直肠癌最主要的致病菌。近年来,房静远教授团队揭示了具核梭杆菌(Cell,2017; Gut,2021)通过促进炎症、破坏肠道微环境、加剧代谢紊乱等途径促进结直肠癌的发生发展。也曾证实双歧杆菌和罗伊氏乳杆菌对结直肠癌发生和进程的阻断作用机制(Cell Metabolism 2023; Nat Microbiol 2023)。该研究中,团队则聚焦于肠道微生态与宿主免疫治疗之间的相互作用机制,通过对接受免疫治疗结直肠癌患者的微生物组、代谢组和临床预后整合分析,证实对免疫治疗无应答的晚期结直肠癌患者,其粪便具核梭杆菌丰度升高及血清琥珀酸含量增加,并与不良预后相关。从机制上讲,具核梭杆菌通过分泌代谢产物琥珀酸,激活肿瘤细胞琥珀酸受体SUNCR1-HIF-1α-EZH2轴,进而抑制cGAS-IFN-β通路,减少Th1趋化因子CCL5和CXCL10分泌,下调CD8+T细胞的趋化和活化功能,从而降低结直肠癌PD-1单抗疗效。在动物模型中,使用抗生素甲硝唑能降低肠道具核梭杆菌丰度,进而减少血清中琥珀酸含量,使结直肠癌对免疫治疗重新致敏。

上述研究工作得到了多项国家自然科学基金项目(81830081、31970718、82250005、82073115、82230016、82272979、81972203)的大力支持。
主要作者简介
房静远 教授
上海交通大学医学院附属仁济医院副院长、消化科主任 博士、二级教授、主任医师、博士研究生导师
中华医学会消化病学分会副主任委员
中国医师协会消化医师分会副会长
中国医促会消化病学分会主任委员
卫生部内科消化重点实验室主任
上海市消化疾病研究所所长
上海市消化内科临床医学中心主任
上海市消化内科临床质控中心主任
上海市消化学会名誉主任委员
《中华消化杂志》副总编辑
国家杰出青年基金获得者、教育部“长江学者”特聘教授
陈萦晅 教授
上海交通大学医学院附属仁济医院消化内科副主任
主任医师、二级教授、博士研究生导师
中华医学会消化病学分会秘书兼消化道肿瘤协作组副组长
上海市消化学会副主任委员
中国医促会消化病学分会副主任委员
中国女医师协会消化病学专委会副主任委员
主要方向:胃肠癌的基础和临床研究
洪洁 教授
上海交通大学医学院附属仁济医院消化科,上海市消化疾病研究所副所长,
癌基因及相关基因国家重点实验室 研究组组长,博士研究生导师
国家基金委优秀青年科学基金获得者
教育部“新世纪”人才计划获得者
美国肿瘤研究协会(AACR)会员
中国抗癌协会肿瘤胃肠病学专业委员会委员
中华医学会消化病学分会营养协作组委员
上海医学会消化病分会生物样本库学组副组长。
聚焦肠道微生态紊乱与消化道复杂疾病发生发展的机制研究。近5年以(共同)通讯作者先后在Cell、 Cell Metabolism 、Gut、Gastroenterology、Cancer Discovery等著名期刊发表SCI论著20余篇。2018年国家科技进步二等奖(第三完成人)。
主持国家自然科学基金重点项目、重大研究计划培育项目及多项面上项目。
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稿件类型:研究速递,综述译稿,指南/共识,病例分享。
















