科学家出妙招！ ”细菌+蔬菜”，抑制超75%癌细胞

导读结直肠癌是一种常见的癌症。现在，新加坡的科学家们想出一个妙招能够预防它：利用被改造的共生菌，将西蓝花、甘蓝等植物中的一种天然物质，转变成强大的抗癌化合物。这一策略可以减少患癌小鼠75%的癌细胞，抑制肿瘤生长。未来，“共生菌+蔬菜”的组合或可在抗癌领域发挥巨大潜能。

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1月10日，这篇发表于《Nature Biomedical Engineering》期刊、由新加坡国立大学（NUS）Matthew Wook Chang教授带领的团队获得的研究结论吸引了媒体的注意。

图片来源：期刊（doi:10.1038/s41551-017-0181-y）

植物中潜在的抗癌产物

事实上，食用富含异硫氰酸盐（isothiocyanates）、吲哚类、生物碱、酚类等天然产物的食物是预防癌症的一种方法。但是，研究人员强调：“这些天然产物生物利用率低、宿主吸收率差，一般的食用量难以达到化学预防效果。”

而且，许多潜在的抗癌代谢物需要在特定酶的催化下才能发挥作用。存在于十字花科植物（花椰菜、甘蓝、白菜等）中的硫代葡萄糖苷（又称芥子油苷，glucosinolate）就是其中一种。研究发现，十字花科植物拥有特定的酶——myrosinase，负责将硫代葡萄糖苷转变成萝卜硫素（sulforaphane），用于自我防御。

萝卜硫素被证实是一种具有抗癌特性的有机小分子，能够抑制细胞周期、促进细胞凋亡因子的表达。遗憾的是，哺乳动物不产生Myrosinase酶。

改造细菌，使其表达关键酶

虽然结直肠癌早期诊断结合手术可以很好地治疗，但是约60%的患者确诊时已经是晚期，预后效果有限。

Matthew Wook Chang教授团队推测：如果向胃肠道提供Myrosinase酶，那么食用十字花科蔬菜是否能够发挥抗癌作用？

为了验证假设，他们改造了一种大肠杆菌，使其能够特异性靶向结直肠癌（CRC），结合于肿瘤细胞表面，并分泌Myrosinase酶。

理论上，这一共生菌能够催化来源于十字花科蔬菜的硫代葡萄糖苷，生成具有抗癌特性的萝卜硫素。当癌细胞被消灭掉，这些工程菌会从肿瘤细胞上脱离，随排泄物离开人体。（图片来源：期刊）

“共生菌+蔬菜”，高效抑制肿瘤生长

在体外试验中，“工程菌+西蓝花提取物”的混合制剂能够近100%地阻止小鼠、人类CRC肿瘤细胞的生长。当以结直肠癌小鼠为模型，这一组合可以降低75%的肿瘤数量，抑制肿瘤生长。

“这一研究提醒我们，吃蔬菜很重要。”文章第一作者Chun-Loong Ho强调道。

预防癌症、减少复发风险

NUS团队第一次证实，经过人工改造的大肠杆菌可以在体外培养并分泌Myrosinase酶。更让他们惊喜的是，“工程菌+硫代葡萄糖苷”能够清除超95%的癌细胞。

研究人员预测，这一策略既可以预防癌症，也可以清除术后残留的癌细胞。“这些细菌可以作为膳食补充剂预防CRC的发生，减少术后复发概率。”Chang表示，“这一治疗方案成本低、可持续性高，且不会额外增加癌症患者的负担。”

参考资料：

Engineered Gut Bacteria Provide Enzyme That Helps Green Vegetables Fight Cancer

With these special bacteria, a broccoli a day can keep the cancer doctor away

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参考文献

Engineered commensal microbes for diet-mediated colorectal-cancer chemoprevention

文献检索：doi:10.1038/s41551-017-0181-y

Chemoprevention—the use of medication to prevent cancer—can be augmented by the consumption of produce enriched with natural metabolites. However, chemopreventive metabolites are typically inactive and have low bioavailability and poor host absorption. Here, we show that engineered commensal microbes can prevent carcinogenesis and promote the regression of colorectal cancer through a cruciferous vegetable diet. The engineered commensal Escherichia coli bound specifically to the heparan sulphate proteoglycan on colorectal cancer cells and secreted the enzyme myrosinase to transform host-ingested glucosinolates—natural components of cruciferous vegetables—to sulphoraphane, an organic small molecule with known anticancer activity. The engineered microbes coupled with glucosinolates resulted in >95% proliferation inhibition of murine, human and colorectal adenocarcinoma cell lines in vitro. We also show that murine models of colorectal carcinoma fed with the engineered microbes and the cruciferous vegetable diet displayed significant tumour regression and reduced tumour occurrence.