饮食和癌症之间的联系

Omer Yilmaz关于饮食如何影响肠道干细胞的研究可能会带来治疗或预防胃肠道癌症的新方法。

　　

每隔三到五天，人类肠道内的所有细胞都会被替换。细胞的不断补充有助于肠道内壁抵御食物通过消化道所造成的损害。这种细胞的快速更新依赖于肠道干细胞，它产生了肠道中发现的所有其他类型的细胞。最近的研究表明，这些干细胞在很大程度上受到饮食的影响，饮食可以帮助它们保持健康，也可以刺激它们癌变。

“低热量饮食，如禁食和限制热量摄入，可以起到抗衰老和抗肿瘤的作用，我们想知道这是为什么。另一方面，导致肥胖的饮食可以促进衰老疾病，如癌症，”麻省理工学院Eisen和Chang职业发展生物学副教授Omer Yilmaz说。

在过去的十年里，Yilmaz一直在研究不同的饮食和环境条件如何影响肠道干细胞，以及这些因素如何增加患癌症和其他疾病的风险。他说，这项工作可以帮助研究人员开发改善胃肠道健康的新方法，要么通过饮食干预，要么通过模仿某些饮食有益效果的药物。

“我们的发现提高了禁食干预的可能性，或者模仿禁食效果的小分子，可能在促进肠道再生方面发挥作用，”Yilmaz说。

临床方法

Yilmaz很小的时候就对疾病和医学产生了兴趣。他的父亲是内科医生，Yilmaz放学后大部分时间都在父亲的办公室里，或者跟着父亲去医院看病。

“我对药物以及如何用药物治疗疾病非常感兴趣，”Yilmaz回忆说。“他会问我问题，很多时候我不知道答案，但他会鼓励我找出他问题的答案。这真的激发了我对生物学的兴趣，让我想成为一名医生。”

知道自己想要进入医学领域后，Yilmaz申请了密歇根大学(University of Michigan)的8年制学士和医学博士课程，并被录取。作为一名本科生，这让他可以自由地探索自己感兴趣的领域，而不必担心申请医学院。在攻读生物化学和物理专业期间，他在蛋白质折叠领域进行了本科研究。

在医学院的第一年，Yilmaz意识到他想念做研究，所以他决定申请密歇根大学的医学博士项目。在他的博士研究中，他研究了造血干细胞，并发现了新的标记物，使这些细胞更容易从骨髓中分离出来。

Yilmaz说:“这很重要，因为人们对了解是什么使干细胞成为干细胞，以及它在多大程度上是内部程序与来自微环境的信号有兴趣。”

完成博士和医学博士学位后，他想直接从事研究，跳过住院医师，但最终在马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)做了病理学住院医师。在此期间，他决定将研究重点从造血干细胞转向胃肠道中发现的干细胞。

“胃肠道似乎非常有趣，因为与骨髓相比，我们对胃肠道干细胞的身份知之甚少，”Yilmaz说。“我知道，一旦胃肠道干细胞被识别出来，就会有很多关于它们如何对饮食做出反应以及如何对其他环境刺激做出反应的有趣问题。”

饮食问题

为了深入研究这些问题，Yilmaz在怀特黑德研究所做博士后研究，在那里他开始研究干细胞、新陈代谢、饮食和癌症之间的联系。

由于肠道干细胞寿命很长，它们更容易积累基因突变，使它们容易癌变。在怀特黑德研究所(Whitehead Institute)，Yilmaz开始研究不同的饮食如何影响这种癌症易感，他在2014年加入麻省理工学院(MIT)的实验室时，把这个课题带到了实验室。

他的实验室一直在探索的一个问题是，为什么低热量饮食通常具有保护作用，包括延长寿命——这一现象在许多动物和人类的研究中都有发现。

在2018年的一项研究中，他的实验室发现，24小时禁食能显著提高干细胞的再生能力。这种效果在年轻和年老的小鼠身上都能看到，这表明即使在年老的小鼠身上，禁食或模仿禁食效果的药物也能产生有益的效果。

另一方面，Yilmaz也对为什么高脂肪饮食似乎会促进癌症，尤其是结直肠癌的发展感兴趣。在2016年的一项研究中，他发现，当小鼠摄入高脂肪饮食时，肠道干细胞的数量会显著增加。此外，一些非干细胞群体的行为开始与干细胞相似。Yilmaz说:“这些变化的结果是，在高脂肪饮食状态下，干细胞和非干细胞都能产生肿瘤。”

为了帮助这些研究，Yilmaz的实验室已经开发出一种方法，使用小鼠或人类肠道干细胞在细胞培养中产生微型肠道或结肠。然后，这些“类器官”可以在一个非常受控的环境中暴露于不同的营养物质中，使研究人员能够分析不同的饮食对系统的影响。

最近，他的实验室对该系统进行了调整，使他们能够扩大研究范围，包括免疫细胞、成纤维细胞和干细胞微环境中发现的其他支持细胞的作用。Yilmaz说:“只关注一种细胞类型是我们的疏忽。我们正在研究这些不同的饮食干预如何影响整个干细胞社区。”

虽然Yilmaz大部分时间都在麻省理工学院管理他的实验室，但他每年也会花6到8周的时间在麻省总医院工作，在那里他是一名专注于胃肠病理学的副病理学家。“我喜欢我的临床工作，它总是提醒我我们所做的研究的重要性，在显微镜下看到结肠癌和其他胃肠道癌症，看到它们的复杂性，让我想起了我们的使命的重要性，即找出如何预防这些癌症的形成。”