
人體中存在著數量巨大的微生物,其中大多數位于腸道,可通過和免疫系統的相互作用影響人體健康,并調控心血管疾病、糖尿病、炎癥性腸病、癌癥等眾多疾病的發生。揭開共生微生物的秘密,利用有益微生物開發新型治療手段,是當前健康和醫療領域的重要任務。結腸癌
是世界第三大癌癥,每年約180萬新增病例,而急慢性腸道炎癥是引發結腸癌的主要因素之一。宏基因組測序已證實,多種腸道菌群和結腸癌的發生或預防具有相關性,但具有保護性功能的單一菌株卻極少被發現。2021年4月23日,美國南加州大學Keck醫學院
王榮福
教授團隊在 Cell Host & Microbe 期刊發表了題為:
Microbiota regulate innate immune signaling and protective immunity against cancer
的研究論文。團隊成員邢常勝、王明軍博士等
建立了一個有效抵御腸道炎癥和結腸癌的小鼠品系
(Tak1
flox/flox
;Lyz2-Cre+,簡稱Tak1
ΔM/ΔM
)
,
并從中鑒定出保護性單一菌株Odoribacter splanchnicus
(內臟臭氣桿菌)
,
并驗證了其誘導免疫抑制性Th17細胞的關鍵作用。1.
抗癌小鼠模型的發現
。髓系敲除TAK1后,小鼠在高濃度DSS誘導的結腸炎模型中可100%存活,在AOM/DSS結腸癌模型中幾乎無明顯腫瘤發生
(只在部分個體中產生極少腫瘤)
。相比于絕大多數比野生型更敏感的小鼠品系,這是目前為止唯一能夠完全抵抗結腸炎和結腸癌的小鼠模型。2. 特異性腸道菌群的功能。16S測序發現,Tak1
ΔM/ΔM
小鼠的腸道菌群和對照組有顯著差異。抗生素處理后的Tak1
ΔM/ΔM
小鼠在失去腸道菌群的同時會喪失對疾病模型的抵抗力。相反,通過移植Tak1
ΔM/ΔM
小鼠的腸道菌群,野生型小鼠可獲得對結腸炎和結腸癌的抵抗力。3. 先天免疫信號和Th17細胞的介導。Tak1
ΔM/ΔM
小鼠中,IL-1β和IL-6水平顯著升高,伴隨著腸道Th17細胞數量的激增。IL-1R1或IL-6的缺陷可導致Tak1
ΔM/ΔM
小鼠中Th17細胞數量下降,并伴隨對炎癥和結腸癌的抵抗力缺失。RORγt的敲除能夠特異性抑制IL-17A分泌,干擾Th17細胞的分化,并同樣使Tak1
ΔM/ΔM
小鼠喪失對疾病的抵抗力。將Tak1
ΔM/ΔM
小鼠腸道中分選出的Th17細胞注入野生型小鼠體內,可產生一定的保護作用。4. 單一保護菌株的鑒定。通過宏基因組測序,Tak1
ΔM/ΔM
小鼠中的高度富集菌株被鑒定出來,并在野生型小鼠中進行功能性檢測。其中豐度最高的Odoribacter splanchnicus可在普通和無菌小鼠中誘導Th17細胞的分化,并對結腸炎和結腸癌具有顯著保護作用。綜上所述,此研究通過對Tak1
ΔM/ΔM
抗癌小鼠模型的深度分析,驗證了腸道菌群、先天免疫信號、和腸道Th17細胞在結腸癌中的重要作用,并鑒定出具有保護功能的單一菌株,從而對腸道炎癥和結腸癌的預防和治療提供了新的思路。南加州大學Keck醫學院王榮福教授為本文通訊作者,邢常勝博士為第一作者。https://doi.org/10.1016/j.chom.2021.03.016