反轉錄病毒致癌秘密:一些共生菌會協助抑制免疫反應

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腸道細菌與人體健康息息相關,除了協助消化、提供營養及代謝,與免疫系統一起抵抗病原體,腸道細菌也是影響腫瘤發展的因素之一,其中一些已被發現與腸道及相關器官癌症進展具有關聯。

《Cell Reports》最新研究中,科學家在小鼠模型中發現,一些共生細菌會透過抑制適應性抗腫瘤免疫反應,來促進鼠白血病病毒(MuLV)引起的白血病進展。新研究除了描述腸道微生物群增強遠處器官腫瘤發生的機制,更指出了癌症治療的潛在靶點。

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協助反轉錄病毒的腸道共生菌?

過去癌症被認為皆為細胞自發突變才導致生長和繁殖失控,最終形成腫瘤,但後來發現一些癌症可能由反轉錄病毒(retrovirus)傳播,一些致癌反轉錄病毒更可能利用腸道細菌協助傳播和複製,來導致腫瘤發展。芝加哥大學研究人員想知道,除了協助病毒傳播及複製,共生細菌是否會以其他方式對反轉錄病毒發病機制產生影響。

為此,團隊準備了無菌小鼠以及無特定病原、但有包含常見共生微生物的 SPF(specific pathogen free)小鼠,使兩者都感染鼠白血病病毒。結果顯示,儘管病毒在兩種小鼠體內感染和複製都一樣好,但只有 SPF 小鼠發展出高頻腫瘤(high-frequency tumors)。

病毒誘導的癌細胞都會表達病毒抗原,這也使它們容易成為免疫攻擊的目標,研究團隊認為,很可能存在一種依賴微生物的免疫逃避機制,病毒可以用來保護病毒誘導的癌細胞,使它們免受免疫系統攻擊持續存活。

在後續針對專門設計的免疫缺陷小鼠一系列實驗中,團隊發現,於無菌環境中的小鼠暴露於病毒時會出現腫瘤,其頻率與免疫系統完整的 SPF 小鼠相同,由此得以確認抗腫瘤免疫反應確實被微生物所抵銷,而微生物隨後也被鑑定為共生細菌。

免疫負向調控基因表達增加,抑制免疫系統抗癌力

研究人員更發現,當小鼠體內同時存在病毒和共生細菌時,共生細菌會誘導三種已知是免疫負向調控(negative immune regulators)基因表達更多或上調,這些基因通常會在處理病原體後關閉免疫系統,但在這種情況下,它們反而抑制了原本應針對癌細胞的免疫反應。

其中兩種免疫負向調控基因 Serpinb9b 和 Rnf128 過去已被認為是某些自發性癌症的人類預後不良指標,但沒有人知道箇中原因。透過白血病小鼠模型,團隊現在得以確認細菌有助上調這些基因表達,使發展中的腫瘤逃避免疫系統的辨別。

儘管有了如此驚喜的發現,但並非所有共生細菌都具有促進腫瘤的特性,研究團隊計畫弄清楚具有這些特性的細菌有什麼特別之處,並持續研究為什麼這種免疫抑制能力只有在病毒和細菌同時存在時才會發揮作用。

延伸閱讀:抗癌利器!新療法能讓免疫系統「看見」KRAS 突變

參考資料:
1.Cell Reports, 2022,https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111341
2.https://biologicalsciences.uchicago.edu/news/viruses-suppress-immune-system-commensal-bacteria

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