梭杆菌属细菌。Kateryna Kon/科学图片库/Getty Images

健康的结肠是一个非常有效的器官，它能从食物中挤出营养和水分，同时排出废物。但有时，一小块不正常的细胞在结肠内壁上生长，变成癌症。结肠癌相对常见，但不易感染;它只能通过结肠镜检查或手术来确诊。最近，年轻人中结肠癌发病率的上升至今仍无法解释，这使得人们迫切需要更多地了解这种疾病是如何发生的，以及如何预防它。

确定结肠癌的遗传或环境原因一直是一个复杂而长期的探索，但《自然》杂志上的一项新研究指出了一个有希望的线索:一种通常在人类口腔中发现的细菌。研究发现，核梭杆菌亚种中的一种特定亚型或分支与结肠癌的生长和发展有关。该研究的作者说，这些结果可能会为结肠癌提供更好的非侵入性诊断方法，甚至可能提出针对这些细菌消除肿瘤的新疗法。

具核梭菌与牙菌斑和牙龈炎有关，在口腔微生物群中自然发生。十年前，科学家们发现这种细菌在结肠癌中也比在正常结肠组织中更常见。弗雷德·哈钦森癌症中心的生物学家、这项新研究的资深作者苏珊·布尔曼说:“这特别有趣，因为这种微生物在非癌症个体的口腔以下通常不存在。”

为了进一步探索这种微生物与结肠癌的关系，Bullman和她的同事对结肠癌肿瘤中的具核梭菌进行了广泛的测序，并研究了这种微生物是如何影响肠道环境的。研究小组首先分析了在结肠肿瘤中发现的具核梭菌的基因组，以便将它们与在口腔中发现的基因组进行比较。它收集了大约100人的结肠肿瘤，然后将肿瘤分解，放在琼脂板上，让存在的微生物生长。

在从这些培养物中分离出具核梭菌后，科学家们进行了一项称为长读测序的过程，以全面了解细菌的基因组。该研究的第一作者玛莎·塞佩达-里维拉说，大多数传统的测序方法都依赖于科学家所说的“短读”，这就像“组装一个拼图，你无法得到完整的图像”。“有了长读序列，就像用相机拍照一样，你可以得到整个画面。”

研究小组将结肠癌组织中的这些序列与健康人口腔中的具核梭菌的序列进行了比较。这揭示了在一个亚种(称为f.n nucleatum animalis)内的两个主要分支，它们通过DNA碱基和编码蛋白质模式的差异来区分。这两个分支的细菌在显微镜下也有不同的外观:第二个分支的样本比第一个分支的样本更长更薄。

来自结肠肿瘤的具核F.动物绝大多数属于第二支系。这个进化支的基因组似乎编码了一些特征，这些特征可以帮助细菌在从口腔到肠道的危险旅程中存活下来，比如在恶劣的环境(比如发炎的胃肠道)中获取营养的能力，或者更好地入侵细胞的能力。Fred Hutchinson癌症中心的遗传学家、该研究的共同资深作者克里斯托弗·约翰斯顿(Christopher Johnston)解释说，这些微生物还具有细菌中“最有效的抗酸系统之一”，这使它们能够耐受胃的酸性环境.

研究结果表明，第二支的微生物与结肠癌的关系更密切，这促使研究人员进一步探索这些微生物如何在小鼠模型中与肠道相互作用。他们给一组老鼠口服一剂来自进化支系1的具核梭菌，给另一组老鼠口服一剂进化支系2，然后计算形成的肿瘤数量。与给予进化支系1细菌或非细菌对照的小鼠相比，进化支系2组的小鼠出现的大肠肿瘤数量显著增加。

当科学家们测量带有进化枝2细菌的小鼠肿瘤内的代谢分子时，他们发现，与对照组和进化枝1细菌组的小鼠相比，与氧化应激、癌细胞分裂和炎症引起的细胞损伤相关的分子更多。Zepeda-Rivera说:“这支持了进化支2细菌有助于这种促炎、促癌环境的观点。”

没有参与这项新研究的哈佛医学院病理学家Shuji Ogino说，确定与结肠癌相关的核梭菌变异有助于深入了解其在疾病发展中的作用。不过，他指出，需要从更大的结肠癌患者群体中获得更多的证据，也需要更多的研究来了解这种细菌究竟是如何导致炎症和癌症进展的。

约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的生物学家辛西娅·西尔斯(Cynthia Sears)对这项研究进行了同行评议，她说，这项研究的发现也可能有助于寻找一种低成本、无创的方法来识别结肠癌高风险人群。她补充说:“我们需要一种方法，使我们能够将注意力集中在高风险人群身上。”西尔斯说，可以开发一种测试方法，只需用口腔拭子或粪便样本来筛查这种细菌的存在;研究还发现，在结肠癌患者的粪便样本中，进化支2细菌也更为普遍。

除了预测癌症进展的诊断工具外，Bullman、Johnston和Zepeda-Rivera还设想开发一种针对第二进化枝核胞乳杆菌的疫苗。这种方法与人类乳头瘤病毒疫苗类似，针对与疾病最相关的特定病毒亚型。

该研究的作者说，在了解如何利用这些微生物来治疗结肠癌方面，这项新发现是令人兴奋和重要的一步。约翰斯顿说:“这些结果就像一个路线图，因为我们已经确定了肿瘤的特定进化支。”“现在我们已经概述了可以进一步研究的差异。”