机械力调控肿瘤微环境中癌细胞-微生物群相互作用机制研究

推荐 为解决肿瘤微环境（TME）中机械力如何调控癌细胞与微生物群相互作用的问题，西安交通大学研究人员开展研究。结果表明，机械力通过影响细菌黏附、侵袭和生物膜形成，改变癌细胞力学特性和肿瘤进展。研究为靶向治疗提供新思路，意义重大。

　　

在当今的癌症研究领域，肿瘤微环境（TME）的复杂性一直是科学家们试图攻克的难题。肿瘤微环境中不仅包含癌细胞，还存在着大量的微生物群，这些微生物群与癌细胞之间的相互作用对肿瘤的发生、发展产生着深远影响。然而，目前对于机械力在这一相互作用过程中所扮演的角色，人们的认识还相对有限。机械力作为肿瘤微环境中不可忽视的因素，其与癌细胞和微生物群的相互关系究竟如何？又是怎样影响肿瘤的进展的呢？这一系列问题亟待解决。

西安交通大学的研究人员针对这些问题展开了深入研究。他们聚焦于机械力在肿瘤微环境中对癌细胞 - 微生物群相互作用的影响机制，旨在揭示其中的奥秘，为癌症治疗提供新的思路和方法。

为了开展这项研究，研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们运用生物力学模型，模拟肿瘤微环境中不同的机械力条件，如剪切应力、张力和压缩力等，以观察这些机械力对细菌黏附、侵袭和生物膜形成的影响。其次，通过免疫荧光染色、共聚焦显微镜成像等技术，研究细菌与癌细胞的相互作用以及癌细胞力学特性的变化。此外，还利用基因编辑技术，对关键的信号通路和基因进行调控，以深入探究其背后的分子机制。

研究结果表明，肿瘤微环境中的机械力对癌细胞 - 微生物群的相互作用有着显著的影响。在机械力的作用下，细菌的黏附和侵袭能力会发生改变。例如，剪切应力可以增强某些细菌（如金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）对宿主细胞的黏附，并通过“catch bonds”机制提高其在流体作用下的存活能力^{30 - 32}。同时，机械力还会影响细菌的生物膜形成，进而改变其在肿瘤组织中的分布和功能。

从癌细胞的角度来看，机械力同样对其力学特性产生重要影响。研究发现，肿瘤细胞和微生物群在受到剪切应力、张力和压缩力等机械力作用时，其细胞骨架会发生重组。以乳腺癌中的肿瘤相关细菌为例，它们可以通过增强癌细胞骨架的重塑，提高癌细胞对流体剪切应力的抵抗能力³⁴。此外，机械力还会影响 ECM 的力学性质，如硬度、黏弹性等。ECM 硬度的增加可以促进某些病原菌（如单核细胞增生李斯特菌）对内皮细胞的感染效率⁴⁶，而 ECM 几何形状的改变也会影响细菌与宿主细胞的黏附模式⁴⁸。

在癌细胞 - 微生物群的相互作用方面，研究人员发现微生物群可以通过代谢产物影响癌细胞的信号通路。例如，具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）衍生的甲酸盐可以通过激活 AhR 信号通路，促进结直肠癌（CRC）的发展和侵袭^{62, 63}。同时，微生物群还会影响免疫系统，一些微生物可以抑制免疫反应，而另一些则可以激活免疫细胞，产生抗肿瘤免疫反应。

这项研究具有重要的意义。从理论层面来看，它揭示了机械力在肿瘤微环境中调控癌细胞 - 微生物群相互作用的机制，填补了该领域的知识空白。为深入理解肿瘤的发生、发展提供了新的视角和理论依据。从临床应用的角度来看，这些发现为癌症治疗提供了新的靶点和策略。例如，通过开发针对细菌黏附和生物膜形成的药物，或者调节 ECM 的力学性质来影响癌细胞和微生物群的相互作用，有望为癌症治疗带来新的突破。此外，研究还强调了多组学分析在肿瘤研究中的重要性，为未来的研究提供了方法学的参考。

综上所述，西安交通大学的研究人员在《Cell Reports Physical Science》上发表的这项研究，通过对肿瘤微环境中机械力的深入探究，揭示了癌细胞 - 微生物群相互作用的复杂机制，为癌症治疗带来了新的希望和方向。未来，随着研究的不断深入，相信这一领域将取得更多的突破，为人类健康事业做出更大的贡献。