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为解决宿主 - 可传播肿瘤相互作用的相关问题，法国蒙彼利埃大学等单位的研究人员以寡水螅为模型开展肿瘤垂直传播研究。结果揭示肿瘤传播规律等。该研究拓展对宿主 - 肿瘤关系的认知，推荐科研读者一读。
在很久很久以前，当地球还处于前寒武纪时代末期的时候，地球上的生命迎来了一次重大变革 —— 多细胞生物开始出现。多细胞生物的诞生，依赖于细胞之间的合作。然而，就像平静的湖面突然泛起了涟漪，一些突变的 “作弊” 细胞出现了。这些 “作弊” 细胞可不安分，它们自私地追求自身的利益，违反了多细胞生物正常运作的规则，比如抑制细胞增殖、控制细胞死亡、合理分配资源、分工协作以及创建和维持细胞外环境等。这使得它们在与健康细胞的竞争中，至少能获得暂时的优势。要是动物体内的各种调节机制没能成功清除这些 “作弊” 细胞，就可能导致异常组织生长，也就是肿瘤（neoplasm，新生物，是指机体在各种致瘤因子作用下，局部组织细胞增生所形成的新生物）的形成，这对生物体的健康有着极大的危害。肿瘤不仅可能直接导致生物体死亡，还会降低生物体的竞争能力，让它们更容易被捕食者盯上，也更容易受到病原体的侵害，甚至连扩散的能力都会减弱。
虽然肿瘤在多细胞生物中极为常见，但我们对野生环境中宿主与肿瘤相互作用的生态学和进化过程，了解得还十分有限。在大多数情况下，肿瘤会随着宿主的死亡而消失。不过，有些肿瘤却获得了在个体之间传播的能力，甚至能跨越不同物种传播。目前，已经发现了几种自然发生的可传播肿瘤类型，比如犬传染性性病肿瘤（CTVT）、袋獾面部肿瘤病（DFTD1 和 DFTD2）、双壳贝类可传播肿瘤（BTN），还有水螅属淡水刺胞动物中的可传播肿瘤。其中，水螅体内的可传播肿瘤属于垂直传播，也就是从亲代传递给子代，这是一种非常罕见的情况。肿瘤细胞能在宿主之间传播，这表明它们的进化动力学与感染因子相似，因此可以将其归类为 “新的寄生虫物种”。肿瘤学和寄生虫学的交叉，开创了一个全新的研究领域，它挑战了传统的癌症观念，不再仅仅把癌症看作是个体内部不受控制的细胞生长，这对于人类健康和野生动物保护都有着潜在的重要意义。然而，这个领域目前还很大程度上未被探索，主要是因为缺乏合适的生物学模型，而且在自然环境中研究这些肿瘤也非常困难，这就限制了我们对宿主 - 可传播肿瘤相互作用的进化生态学的理解。比如，虽然大家都知道有症状的肿瘤个体能传播肿瘤细胞，但无症状个体（也就是携带早期肿瘤的个体）能在多大程度上传播肿瘤细胞，相关记录却很少。同样，在有症状的个体中，肿瘤症状的严重程度和肿瘤细胞传播率之间是否存在关联，我们也并不清楚。
为了深入了解这些问题，来自法国蒙彼利埃大学（1CREEC/CANECEV (CREES), MIVEGEC, Unité Mixte de Recherches, IRD 224–CNRS 5290, Université de Montpellier, Montpellier, France）等多个单位的研究人员，在《Scientific Reports》期刊上发表了一篇名为 “Ecology of vertical tumor transmission in the freshwater cnidarian Hydra oligactis” 的论文。他们以淡水刺胞动物寡水螅（Hydra oligactis）及其垂直传播的肿瘤为模型展开研究，希望能为这一生物学相互作用提供新的见解。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先，他们精心培养实验动物，对寡水螅圣彼得堡肿瘤株（TL）进行无性繁殖培养，严格按照每周喂食三次的标准饲养方案操作。其次，在实验过程中，他们巧妙设计实验方案，针对不同阶段的水螅进行细致观察和数据记录。为了研究肿瘤在不同阶段的传播情况，他们分别对有症状和无症状的水螅进行隔离观察，记录其后代的各种特征。最后，在数据分析方面，他们使用 R 软件及相关的多个软件包进行数据处理和统计分析，像广义线性混合效应模型（GLMM）用于分析肿瘤传播动力学和生命史变化；FROGS 管道则用于细菌群落分析，通过这些方法得出了许多有价值的结论。
下面我们来看看他们的研究结果：
1. 肿瘤在 TL 中的传播动力学
研究人员发现，在整个实验过程中，TL 向后代传播肿瘤的平均原始传播率高达 87% ，而且在第 1 周到第 9 周之间，传播率并没有显著差异。这意味着无论是处于无症状阶段还是有症状阶段的 TL，都具有传染性。在 107 个案例中，有 78 个（73%）的子代水螅在亲代还处于无症状阶段时就感染了肿瘤，而且是在亲代出现症状前长达 6 周的时间里。亲代水螅的触手数量和水螅品系之间的差异，对肿瘤传播率有显著影响。亲代触手数量越多，肿瘤传播率越高。比如，当亲代具有更多的额外触手时，传播率会明显增加。此外，子代水螅肿瘤出现的时间，和其亲代肿瘤出现的时间密切相关。如果亲代肿瘤发展的时间越长，子代水螅的肿瘤出现得就越快。不过，亲代肿瘤开始出现的年龄，以及亲代在子代出生时的触手数量，对子代肿瘤开始出现的年龄并没有影响。这就好像肿瘤细胞有自己的 “小算盘”，它们在亲代体内待得越久，就越着急在子代身上 “安营扎寨”。
2. HDTL 的出现频率
在 F1 亲代中，35 个个体里有 6 个保持健康，占比 17%；在 F2 子代的 379 个个体中，有 69 个没有出现症状，占比 18%。这表明 HDTL（健康的肿瘤系水螅后代，即那些从肿瘤系水螅亲代产生，但在实验期间未出现肿瘤症状的个体）出现的频率并不高，是比较罕见的。
3. HDTL 中的传播动力学
HDTL 对其后代具有传染性，实验期间的平均传播率为 72%。虽然子代芽的出生顺序以及亲代水螅品系的差异会影响传播率，但芽出生顺序的影响非常小。而且亲代在子代芽出生时的年龄和触手数量，对传播概率没有显著影响，这说明在 HDTL 亲代的遗传谱系中，肿瘤传播率是相对稳定的。就好像 HDTL 亲代带着肿瘤 “秘密”，悄无声息地传递给了子代，而且这个传递过程有自己的 “规律”。
4. HDTL 的生命史变化
在触手数量变化方面，TL 子代的触手数量随时间增加的速度比 HDTL 快，而且 F2 子代的触手数量与 F1 亲代的触手数量呈正相关，亲代每多一条触手，子代大约会增加 0.19 条触手。在首次繁殖年龄上，HDTL 和 TL 亲代之间并没有显著差异，平均首次出芽年龄约为 11 天。然而，在生存分析中发现，HDTL 的死亡风险比 TL 高 5.82 倍，这表明 HDTL 的整体健康状况较差，生存能力较弱。这就像 HDTL 背着沉重的 “健康包袱”，在生存这场 “战斗” 中，比 TL 更加艰难。
5. 细菌群落
研究人员发现，在肿瘤发展前后，水螅的微生物多样性没有显著变化，从芽出现的最早阶段到肿瘤晚期，微生物组成和丰度都比较相似。HDTL 的细菌群落组成与无症状水螅（AH）和有症状水螅（SH）不同。例如，衣原体目在 HDTL 中检出率高达 88%，而在 AH 和 SH 中分别为 55% 和 47%，且在 HDTL 中的丰度显著更高；钩端螺旋体目在所有水螅中都存在，但在 HDTL 中的丰度显著较低；假单胞菌目在 HDTL 中的存在比例和丰度都较低。此外，水螅触手数量为 -7（即 7 条及以下）的个体，细菌丰富度比 8 +（即 8 条及以上）的个体更高，但有和没有额外触手的水螅之间，细菌组成并没有显著差异。这就像是水螅体内的细菌世界有着自己的 “生态系统”，不同的细菌在不同健康状态和触手数量的水螅体内，有着不同的 “生存策略”。
从这些研究结果中，我们可以总结出以下重要结论：TL 在任何年龄，无论是无症状还是有症状阶段，都能将肿瘤细胞传播给后代，这说明即使是表面看起来健康的 AH，也携带并传播了足够的肿瘤细胞，使子代能够发展出肿瘤，这表明这些肿瘤就像寄生虫一样，利用宿主来传播和繁殖。亲代肿瘤进展越高级，子代肿瘤出现得越早，这可能是因为随着亲代肿瘤的发展，传播的肿瘤细胞数量增加，从而加速了子代肿瘤的生长，这与宿主 - 寄生虫传播模型是一致的。HDTL 具有独特的生命史特征，如寿命缩短、触手数量减少，但它们仍然能够将肿瘤相关因素传递给后代，这显示出肿瘤细胞的存在和抑制其表型表达的机制之间存在着微妙的平衡。肿瘤驱动的某些表型变化，比如额外触手的出现，会影响细菌群落结构，这可能会对肿瘤的动态变化和传播产生影响。
这项研究的意义重大。它为我们揭示了水螅中肿瘤垂直传播的动态过程，让我们对宿主 - 可传播肿瘤的相互作用有了更深入的理解，拓宽了我们将肿瘤视为寄生虫感染因子的视野。同时，也为未来的研究奠定了基础，尤其是在肿瘤对宿主的操纵机制以及细菌群落在肿瘤表型表达和传播中的作用方面，有着重要的指导意义。就像为我们打开了一扇通往微观肿瘤世界的大门，让我们看到了肿瘤、宿主和细菌群落之间那些微妙而复杂的关系，也为后续的研究指明了方向，让我们有机会进一步探索这个神秘的领域，去解开更多关于肿瘤的谜团。
