中国科学院近代物理研究所生物物理室科研人员在基于益生菌实现结肠癌预防和治疗疗法创新及其机理研究方面取得新进展。系列相关成果先后发表在国际微生物权威期刊Microbiology Spectrum、Journal of Functional Foods及International Journal of Radiation Biology上。

结直肠癌作为一种消化道恶性肿瘤，已成为仅次于乳腺癌和肺癌的第三大常见癌症，其死亡率位居癌症死亡率第二位。相较于其他类型的肿瘤，结直肠癌具有发病周期长、隐蔽性高的特点，致使其治疗窗口期短、死亡率高。因此，高效安全的结肠癌预防策略和结肠癌治疗手段的创新对结直肠癌的防控具有重要意义。

肠道微生物菌群及其分泌的代谢产物对结直肠癌的发生、发展和治疗反应具有重要影响。因此，基于益生菌调控肠道微生物菌群进行结肠癌的预防和治疗已成为肿瘤生物学领域的前沿热点。

近代物理所研究人员通过重离子辐照诱变育种技术选育获得了一株耐酸、耐胆盐，能在人工胃、肠液中存活，强抑制病原微生物、对上皮细胞黏附能力强的干酪乳杆菌。此外，采用功能菌株富集筛选，科研人员从肿瘤完全缓解的小鼠肠道内分离出一株抗肿瘤细胞增殖能力强的罗伊氏乳杆菌。科研人员在体外将这两株益生菌与结肠癌细胞共同培养，发现益生菌干酪乳杆和罗伊氏乳杆对鼠源结肠癌细胞、人源结肠癌细胞的抑制率分别达到约50%和70%以上，达到同类研究的较高水平。

研究人员发现，二联益生菌可降低小鼠成瘤率和肿瘤体积，可显著抑制结肠癌易感模型小鼠肿瘤的发生和发展；益生菌可直接激活肿瘤细胞凋亡途径、调节肠道菌群增强抗肿瘤响应，抑制小鼠结肠癌的进程。研究人员首次将碳离子放射治疗手段和肠道微生物疗法的调理作用相结合，使结肠癌模型小鼠存活率较对照组提高了50%。

机理方面，研究人员发现，益生菌通过甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢途径下调丝氨酸和1磷酸鞘氨醇代谢通路，降低结肠癌小鼠肠道中关键代谢产物，减少正常细胞向癌细胞的转化和肿瘤微环境中毛细血管的形成，抑制结肠肿瘤的发生和发展。此外，益生菌可降低丙氨酸丰度，减少DNA复制和RNA合成的关键底物，减缓肿瘤细胞的增殖。

以上系列研究丰富了益生菌种质资源库，提出了基于微生物疗法辅助碳离子放射治疗提高结肠癌治愈率的肿瘤治疗方案，补充完善了益生菌干预肠道微生物及其代谢参与结肠癌调控的机理，为实现结肠癌的精准防控提供了理论依据。同时，该研究也为制定肿瘤新治疗策略提供了一个潜在靶点。

该研究得到了中国科学院弘光专项、国家自然科学基金面上项目、甘肃省重点研发计划项目的资助。

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https://doi.org/10.1128/spectrum.00189-23 

https://doi.org/10.1080/09553002.2023.2142979

https://doi.org/10.1016/j.jff.2021.104779 

图1:益生菌对结肠癌模型小鼠预防及治疗效果评价（图/许富强王曙阳）

图2：益生菌干预肠道微生物及其代谢参与结肠癌调控的机理图示（图/许富强 王曙阳）