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当前结肠癌治疗手段存在局限性，毒性大且疗效受限。研究人员开展海洋蜡样芽孢杆菌 MSS1 菌株胞外多糖（EPSMSS1）研究。结果显示 EPSMSS1 具抗菌、抗氧化等活性，对结肠癌有显著抑制作用。为结肠癌治疗提供新思路。
在神秘的海洋世界里，隐藏着无数未知的宝藏。海洋微生物，作为其中的一员，正逐渐成为科研领域的焦点。近年来，越来越多的研究发现，海洋微生物能够产生各种具有独特生物活性的化合物，这些化合物在医学领域展现出巨大的潜力。然而，癌症，这个严重威胁人类健康的 “杀手”，尤其是结肠癌，依旧让人们束手无策。据世界卫生组织（WHO）统计，结肠癌是全球第三大常见癌症，死亡率高，且在 50 岁以下人群中的发病率呈上升趋势。目前，化疗和手术切除是结肠癌的主要治疗手段，但它们的毒性较大，常常会给患者带来呕吐、恶心、疲惫等不良反应，严重降低患者的生活质量。因此，寻找一种新的、高效且低毒的抗癌疗法迫在眉睫。
在此背景下，来自埃及国家研究中心（National Research Centre）等机构的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们将目光投向了海洋微生物合成的生物活性多糖，希望从中找到对抗结肠癌的新武器。经过一系列深入研究，他们发现从海洋沉积物中分离出的蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）MSS1 菌株所产生的胞外多糖（EPSMSS1）具有显著的抗癌活性。这一发现为结肠癌的治疗带来了新的希望，相关研究成果发表在《Probiotics and Antimicrobial Proteins》杂志上。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。首先，通过筛选海洋沉积物样本，分离得到产生 EPS 的菌株，并利用 16S rRNA 基因测序进行菌种鉴定。接着，运用响应面法（RSM）中的 Box - Behnken 设计，优化 EPSMSS1 的合成条件。在对 EPSMSS1 进行分离纯化后，采用多种色谱技术和光谱分析方法对其结构进行表征。此外，还利用多种体外实验，如 MTT 法、流式细胞术等，评估 EPSMSS1 的抗菌、抗氧化和抗癌等生物活性。
菌株筛选与鉴定
研究人员从埃及红海红树林植物根际的海洋沉积物样本中，成功分离出 42 株细菌。通过对菌落形态的观察和上清液碳水化合物含量的测定，筛选出 7 株具有产胞外多糖潜力的菌株，其中一株产 EPS 能力最强的菌株被选中。经形态学、生理学特征分析以及 16S rRNA 基因测序，该菌株被鉴定为蜡样芽孢杆菌 MSS1，其 16S rRNA 基因序列已存入 GenBank 数据库，登录号为 OR133726.1。
基因分析与三维结构建模
对 MSS1 菌株的基因进行比对分析，发现其 F 和 R 序列基因与 “Capillibacterium thermochitinicola strain UUS1” 的 16S rRNA 基因部分序列相似度较高。同时，通过生物信息学方法对编码蛋白进行分析，并利用 SWISS - MODEL 和 I - TASSER 平台对选定蛋白进行三维结构建模，为深入了解 EPSMSS1 的功能提供了结构基础。
EPSMSS1 合成条件优化
运用 Box - Behnken 设计，研究人员对影响 EPSMSS1 合成的多个因素进行优化，包括酵母提取物、蛋白胨、蔗糖、培养温度和 pH 值。结果表明，该模型可靠且有效，确定了最佳合成条件，在此条件下 EPSMSS1 产量可达 12.76 g/L。
EPSMSS1 的纯化与结构分析
经过多步纯化，得到 EPSMSS1 的主要活性组分。分析发现，该组分是一种酸性杂多糖，含有甘露糖醛酸、木糖、果糖和葡萄糖醛酸，摩尔比为 1.0:1.0:2.0:0.5，还含有 11.24% 的糖醛酸、8.99% 的硫酸盐和 24.88% 的总己糖胺，其结构特征可能影响其生物功能。
EPSMSS1 的生物活性研究
- 抗菌与抗生物膜活性：EPSMSS1 对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）NRRLB - 767 和大肠杆菌（Escherichia coli）ATCC 25922 具有显著抗菌活性，对白色念珠菌（Candida albicans）ATCC 10231 和黑曲霉（Aspergillus niger）ATCC 10231 有一定抗真菌活性。同时，它对金黄色葡萄球菌 NRRLB - 767 和大肠杆菌 ATCC 25922 的生物膜形成具有显著抑制作用。
- 抗氧化活性：EPSMSS1 在多种抗氧化实验中表现出色，如 DPPH 自由基清除、ROS 清除、NO 清除和 Fe2 +螯合能力等，且抗氧化活性随浓度增加而增强。
- 抗癌活性：EPSMSS1 对结肠癌细胞系 HCT - 116 具有显著的细胞毒性，IC50值为 20.1 μg/ml，对乳腺癌细胞系 MCF - 7 和胰腺癌细胞系 Paca2 活性较弱。进一步研究发现，EPSMSS1 可诱导 HCT - 116 细胞凋亡，通过激活促凋亡蛋白 BAX、增加细胞色素 c（CYC）释放、下调抗凋亡蛋白 BCL2，破坏 BAX/BCL2 比值，使细胞周期阻滞在 G1/S 期。
综上所述，该研究成功从海洋蜡样芽孢杆菌 MSS1 菌株中分离并鉴定了胞外多糖 EPSMSS1，揭示了其独特的结构和多种生物活性，尤其是对结肠癌的显著抑制作用。这一研究成果为结肠癌的治疗提供了新的潜在药物靶点，有望开发出更安全、有效的抗癌药物。然而，目前的研究仍处于基础阶段，未来还需要进一步开展深入的研究，如开发合适的药物递送系统，提高 EPSMSS1 的生物利用度，并进行临床试验，评估其在人体中的安全性和有效性，从而推动这一研究成果从实验室走向临床应用，为广大癌症患者带来新的希望。
