真菌基因組在生物標(biāo)記物領(lǐng)域的應(yīng)用

作者的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，相比于正常胰腺組織，在人類(lèi)患者和小鼠 PDA 模型中，真菌增加了約 3000 倍。同時(shí)，剔除真菌微生物組可阻止 PDA 腫瘤生長(zhǎng)。另外，病原真菌通過(guò)激活甘露糖結(jié)合凝集素 (mannose-bindinglectin, MBL) 來(lái)驅(qū)動(dòng)補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而促進(jìn) PDA 的生長(zhǎng)。

科研人員通過(guò)將標(biāo)記有綠色熒光蛋白 (GFP) 的啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 在荷瘤小鼠中測(cè)試，發(fā)現(xiàn)真菌遷移到了胰腺，表明腸道菌群可以直接影響胰腺的微環(huán)境。同時(shí)，通過(guò)緩慢進(jìn)展性 PDA 模型小鼠 (KC 小鼠) 評(píng)估了在腫瘤發(fā)生過(guò)程中真菌失調(diào)的跡象，PCoA 分析表明，KC 小鼠的腸道真菌群和腫瘤真菌群分別聚集，且在 KC 小鼠的胰腺中，馬拉色菌屬 (Malassezia) 相對(duì)豐富度顯著增加。另外，KC 小鼠和野生型小鼠腸道中的真菌群落顯著不同。科研人員還通過(guò)對(duì) PDA 患者糞便和腫瘤菌群分析，發(fā)現(xiàn)馬拉色菌屬在腫瘤組織中的普遍程度要高于腸道，PDA 腫瘤的真菌組與腸道或健康胰腺的真菌組也不同。

Fig. 1: PDA 獨(dú)特的瘤內(nèi)和腸道菌群特征

更重要的是，科研人員在 KC 小鼠模型和 PDA 侵襲性原位模型 (KPC 小鼠) 中用 Amphotericin B 剔除了真菌微生物組，真菌微生組的剔除阻止了小鼠腫瘤的進(jìn)展。另外，剔除真菌基因組可增強(qiáng)基于吉西他濱 (Gemcitabine，購(gòu)于 MedChemExpress) 的化療效果。而重新定植的馬拉色菌菌種--不是假絲酵母屬 (Candida)、酵母屬 (Saccharomyces) 或曲霉屬 (Aspergillus) 中的菌種，則加快了 PDA 腫瘤發(fā)生。

Fig. 3: 真菌失調(diào)促進(jìn)胰腺癌的發(fā)生

研究人員同時(shí)發(fā)現(xiàn)，MBL 可識(shí)別真菌病原體并激活補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)的凝集素途徑，而 MBL (也稱為 MBL2) 的表達(dá)與 PDA 患者的存活率降低有關(guān)。在無(wú) MBL 的 KC 小鼠或 Mbl 剔除的原位腫瘤小鼠中，表現(xiàn)出致癌進(jìn)展延遲。此外，用 Amphotericin B 治療對(duì) MBL-基因敲除小鼠的腫瘤生長(zhǎng)沒(méi)有保護(hù)作用。與 MBL 相似，C3 的表達(dá)與 PDA 患者生存率降低的趨勢(shì)有關(guān)。重組 C3a 在體外加速了 KPC 細(xì)胞的增殖和體內(nèi) KPC 腫瘤的生長(zhǎng)，而 C3 缺陷型小鼠對(duì) PDA 進(jìn)程有保護(hù)作用。這些數(shù)據(jù)表明胰腺真菌組需要 MBL-C3 軸來(lái)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。

Fig. 4: 真菌通過(guò) MBL-C3 軸促進(jìn) PDA 的進(jìn)展

該研究從真菌基因組與 PDA 發(fā)病機(jī)制入手，表明真菌菌群可通過(guò)激活 MBL 促進(jìn)胰腺癌發(fā)生。因此，真菌基因組可能是未來(lái)藥物治療的新靶點(diǎn)，也將是發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)記物的一個(gè)領(lǐng)域。

Gemcitabine

Gemcitabine 是一種 DNA合成 抑制劑，抑制 BxPC-3，MiaPaca-2，PANC-1，PL-45 和 AsPC-1 細(xì)胞生長(zhǎng)的 IC₅₀ 分別為 37.6, 42.9, 92.7,89.3 和 131.4 nM。

Amphotericin B