大肠杆菌（E. coli）虽然可以帮助人们消化食物和调节免疫系统，但它们亦会产生一种具有基因毒性（genotoxin）的大肠杆菌素（colibactin）。已有研究指出，Colibactin 会导致人类细胞的DNA双链断裂（double-strand breaks, DSBs），然后诱导细胞老化和死亡，而该作用与大肠直肠癌（CRC）发展有关，但尚未确定该微生物在致癌突变中的直接作用。
近日，荷兰 Utrecht 大学 Hubrecht 研究所的研究团队透过其人类肠道类器官（organoids）发现，E. coli 诱导出独特的基因突变模式，然后在 CRC 患者中，也发现了这种 DNA 突变模式，这意味着这些突变是由 E. coli 诱导的，该研究刊登于《Nature》。
任何造成 DNA 损伤的过程都会留下其特定的突变模式，这称为突变指纹（或突变足迹）。像是菸草、菸雾和紫外线在内的各种致癌因子，都有其特殊的突变指纹，而癌症 DNA 特定突变指纹的存在可以告诉我们先前的存活环境，这可能是疾病发生的基础。因此，该研究团队让其肠道类器官接触具遗传毒性的 E. coli 达五个月。接着，收集人类细胞进行 DNA 定序，并研究该细菌所引起的突变的数量和类型。
延伸阅读：肠道微生物体研究新里程碑：人体肠道芯片诞生随后，他们发现二种由 E. coli 诱导类器官的 DNA 突变模式，其一是 A 改成其他遗传字母；另一个是在较长的 A 序列中缺失一个 A。在这二种情况下，DNA 双股螺旋的相对链上都存在另一个 A，距离突变位点 3 至 4 个碱基。再来，他们分析5876 多种肿瘤的突变，其中涵盖数十种不同的癌症类型。结果显示，在 CRC 中有相同的突变指纹。
以此研究结果来说明这种特殊的机制跟某些肠道癌症完全相关还为时过早，但他们仍建议可以开发出一种由 colibactin 诱发的肠细胞 DNA 损伤的检测方法，尽可能找出那些罹患 CRC 高风险的人。该研究作者 Hans Clevers 教授提到，这些 E. coli 菌株应重新在实验室中进行严格的验证。尽管它们可以在短期内缓解某些身体不适，但仍可能在治疗数十年后导致癌症。
延伸阅读：肠道菌帮助免疫疗法抗癌？ 与未折叠蛋白反应有关参考资料：
1. Nat Chem. 2019 Oct;11(10):880-889. doi: 10.1038/s41557-019-0317-7.
2. Nature. 2020 Feb 27. doi: 10.1038/s41586-020-2080-8.
3. https://www.hubrecht.eu/a-common-gut-microbe-secretes-a-carcinogen/
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