結(jié)直腸癌化療耐藥新線索：脆弱擬桿菌的作用及噬菌體 VA7 的逆轉(zhuǎn)潛力

 
本文配圖均來源于：Xiao Ding 等. Bacteroides fragilis promotes chemoresistance in colorectal cancer, and its elimination by phage VA7 restores chemosensitivity. Cell Host & Microbe, Cell Stem Cell, 2025, 33 (6): 941-956.e10 DOI: [10.1016/j.chom.2025.05.004]
 
研究背景
結(jié)直腸癌（CRC）是全球范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率均位居前列的惡性腫瘤之一，嚴(yán)重威脅人類健康。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）統(tǒng)計(jì)，其在全球癌癥發(fā)病率中排名第三，死亡率排名第二，且發(fā)病率呈逐年上升和年輕化趨勢。在我國，結(jié)直腸癌的發(fā)病率和死亡率也位居惡性腫瘤前列，已成為重要的公共衛(wèi)生問題。
目前，結(jié)直腸癌的治療以手術(shù)切除為主，輔以化療、放療、靶向治療和免疫治療等綜合手段。其中，5 - 氟尿嘧啶（5-FU）、奧沙利鉑（OXA）等化療藥物是晚期或轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的基礎(chǔ)治療方案，可顯著延長患者生存期。然而，臨床中約有 50% 的患者會(huì)出現(xiàn)化療耐藥，導(dǎo)致治療失敗、腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，這是當(dāng)前結(jié)直腸癌治療面臨的核心挑戰(zhàn)之一。
近年來，大量研究證實(shí)腸道菌群在結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展及治療反應(yīng)中扮演著關(guān)鍵角色。腸道菌群失調(diào)可通過多種途徑促進(jìn)腫瘤發(fā)生，如誘導(dǎo)慢性炎癥、產(chǎn)生致癌代謝物、調(diào)控免疫微環(huán)境等。同時(shí)，腸道菌群也深刻影響著腫瘤對化療藥物的敏感性：某些共生菌可增強(qiáng)化療藥物的抗腫瘤活性；而某些致病菌（如脆弱擬桿菌）則可通過激活腫瘤細(xì)胞內(nèi)的信號通路，抑制化療誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，從而介導(dǎo)化療耐藥。
 
研究流程
Bacteroides fragilis promotes chemoresistance in colorectal cancer, and its elimination by phage VA7 restores chemosensitivity提供了關(guān)于脆弱擬桿菌(BF)在結(jié)直腸癌中功能和臨床意義的證據(jù)，研究證明，BF通過其外膜蛋白 SusD/RagB 直接激活 Notch1 信號通路，從而介導(dǎo)化療耐藥；作者利用噬菌體VA7選擇性消除 BF，可以恢復(fù)體外和小鼠模型中的CRC化學(xué)敏感性。這些發(fā)現(xiàn)對CRC患者的臨床診治具有重要意義。
  以6個(gè)月為觀察期，將結(jié)腸癌患者（CRC）分為應(yīng)答者和無應(yīng)答者，化療前糞便收集，進(jìn)行宏基因組測序分析菌群組成（圖1A）；LEfSe 分析篩選差異特征菌（圖1B&E）；BF豐度與患者生存的關(guān)系（圖1D&F）。結(jié)果：BF是化療無反應(yīng)的獨(dú)立預(yù)測因子，BF可能是導(dǎo)致結(jié)直腸癌化療耐藥的影響因素。
  HT29異種移植至裸鼠后經(jīng)5-FU/OXA處理后，BF、大腸桿菌或PBS每兩周進(jìn)行一次腫瘤內(nèi)給藥（圖2A）；大腸桿菌和PBS組中，5-FU抑制了腫瘤生長，而 BF則削弱了這些作用（圖2B-D）；通過TUNEL檢測細(xì)胞凋亡，其中BF ⁺ 化療組的細(xì)胞凋亡（TUNEL 陽性）比例遠(yuǎn)低于 PBS/EC ⁺ 化療組。通過Ki67檢測細(xì)胞增殖，BF ⁺ 化療組的細(xì)胞增殖比例更高，說明化療誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡被抑制，腫瘤細(xì)胞在化療下仍在活躍生長（圖2E-F）。BF的促耐藥作用在Apc 基因突變的自發(fā)腸癌小鼠、AOM/DSS 誘導(dǎo)的腸癌誘發(fā)模型和人源化的人工生殖器AOM/DSS誘導(dǎo)CRC小鼠模型中是一致的（圖2G-L）。 為了解BF驅(qū)動(dòng)藥物抗性的分子機(jī)制，通過GSEA分析，發(fā)現(xiàn)BF介導(dǎo)Notch信號通路可能為化療耐藥的核心通路；經(jīng)BF處理后的HT29和HCT116中Notch1 的胞內(nèi)活性片段（NICD1）、Notch1 總蛋白及下游靶基因（Hes1、c-Myc）的表達(dá)水平顯著升高，說明BF 確實(shí)激活了 Notch 信號通路，并抑制了化療誘導(dǎo)的凋亡。免疫熒光染色顯示，在HT29細(xì)胞中Notch1活化（圖3C）。加入 DAPT 抑制 Notch 通路后，BF ⁺ 化療組的腫瘤負(fù)荷顯著降低，與 PBS ⁺ 化療組無顯著差異，因此抑制 Notch 信號通路可以有效逆轉(zhuǎn) BF 介導(dǎo)的化療耐藥（圖3E-G）；在 Notch1 敲除小鼠中，BF 無法再促進(jìn)化療耐藥，BF ⁺ 化療組的腫瘤負(fù)荷與PBS化療組無顯著差異，結(jié)論：Notch1 是 BF 介導(dǎo)化療耐藥的關(guān)鍵分子（圖3H-J）。
 
  掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）結(jié)果顯示，BF可直接黏附于 HT29 和 HCT116 等結(jié)直腸癌細(xì)胞的表面，并與細(xì)胞膜形成緊密接觸和局部凹陷結(jié)構(gòu)。三維共聚焦成像進(jìn)一步證實(shí)了 BF 與細(xì)胞的共定位，提示兩者之間存在直接的分子相互作用；通過生物素遠(yuǎn)緣雜交（Biotin far-western）實(shí)驗(yàn)，從 BF 全蛋白中篩選出可與 HT29 細(xì)胞蛋白結(jié)合的特異性條帶，經(jīng)質(zhì)譜鑒定為 SusD/RagB 家族外膜蛋白。GST pull-down 實(shí)驗(yàn)證實(shí)，純化的 GST-SusD/RagB 融合蛋白可特異性地從 HT29 和 HCT116 細(xì)胞裂解液中拉下 Notch1 蛋白；通過不同濃度 SusD/RagB 處理后 Cleaved-Notch1（NICD1）及下游靶基因（Hes1）的表達(dá)和定位，驗(yàn)證BF 通過其外膜蛋白 SusD/RagB 直接結(jié)合并激活 Notch1 信號通路，從而促進(jìn)結(jié)直腸癌化療耐藥（圖4N-O）。
  為進(jìn)一步驗(yàn)證SusD/RagB在脆性芽孢桿菌介導(dǎo)的化學(xué)耐藥中的重要性，研究人員構(gòu)建了SusD/RagB缺失的 BF（B. fragilisΔSusD/RagB）（見圖5B和5C），未能誘導(dǎo)Notch1激活（見圖5D）及在CRC細(xì)胞（圖S7J）和HT29異種移植中出現(xiàn)化學(xué)耐藥（見圖5E和5F）。還構(gòu)建了大腸桿菌MG1655，SusD/RagB（大腸桿菌SusD/RagB）（見圖5G）。大腸桿菌SusD/RagB導(dǎo)致HT29異種移植中的化學(xué)耐藥性（見圖5H和5I），該效應(yīng)被DAPT消除，證實(shí)SusD/RagB對脆弱擬桿菌的化學(xué)耐藥作用至關(guān)重要。
  通過體外噬菌體殺傷實(shí)驗(yàn)、構(gòu)建短期和長期噬菌體治療模型，得出VA7可以特異性破壞BF，對EC無顯著殺向作用，噬菌體VA7降低了BF在糞便以及腫瘤組織中的豐度，且對肝功能、腎功能和體重等無顯著影響。
  最后，研究人員探究了VA7在體內(nèi)克服BF的化療耐藥作用。構(gòu)建HT29 異種移植瘤模型和AOM/DSS 誘導(dǎo)的 CRC 模型，分別給予 PBS、BF、BF+VA7 處理，同時(shí)聯(lián)用 5-FU 或 OXA 化療，BF+VA7分別抑制了BF介導(dǎo)的化療中結(jié)直腸腫瘤的生長和腸道病變。結(jié)論：噬菌體 VA7 靶向清除 BF 可有效逆轉(zhuǎn)化療耐藥，并恢復(fù)腫瘤對化療的敏感性。

研究意義
本文提供了關(guān)于脆芽孢桿菌在結(jié)直腸癌中功能和臨床意義的證據(jù)，BF通過SusD/RagB與CRC細(xì)胞相互作用，抑制化療誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。除此之外，還驗(yàn)證了利用噬菌體VA7可以選擇性消除 BF，開發(fā)了噬菌體 VA7 靶向清除 BF 的策略，有效逆轉(zhuǎn)了 Notch 通路激活和化療耐藥。噬菌體 VA7 對 BF 具有高度特異性，不影響其他腸道菌群，且體內(nèi)安全性良好，為“精準(zhǔn)微生物組干預(yù)”治療腫瘤提供了成功范例。該策略可與現(xiàn)有化療、靶向或免疫治療聯(lián)用，有望顯著提升結(jié)直腸癌的整體治療效果，并為其他腫瘤類型的菌群相關(guān)耐藥研究提供借鑒。
方法與成像儀器

方法	成像儀器
立體組織宏觀成像	體視顯微鏡
樣品表面三維結(jié)構(gòu)	透射電子顯微鏡
樣品內(nèi)部二維結(jié)構(gòu)	掃描電子顯微鏡
Ki-67與TUNEL染色	多光子激光共聚焦顯微鏡
免疫熒光（IF）	熒光顯微鏡

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