他們發現兩種常見的功能獲得性促癌p53突變，實際上有很強的抑癌能力，甚至比正常p53更強，只不過在腸道微生物代謝產物沒食子酸等的影響下，這兩種突變型p53超強的抑癌能力被完全消除，最終導致腫瘤進展不受控制 [1]。
Ben-Neriah團隊的這個發現不僅解釋了為什麼小腸癌很罕見，但結直腸癌卻是人類因癌症死亡的主要原因；還證實了促癌基因突變其實有很強的可塑性，以及攜帶這些突變的細胞所處的微環境，決定了突變的真正功能。
▲論文截圖
在醫學界，有個問題一直困擾著醫生們，那就是腸癌為什麼好發於結直腸（佔98%），而小腸癌卻非常罕見（2%）[2]。
Ben-Neriah團隊也一直在思考這個問題，他們覺得可能是腸道微生物在背後搗鬼，因為相較而言，小腸腸道微生物少，而結直腸微生物非常豐富。
為了檢驗上述猜測，Ben-Neriah和他的同事將兩個人類中最常見的p53突變（R175H和R273H，對應小鼠p53的R172H和R270H）[3]引入小鼠腸道。我們都知道p53是重要的抑癌蛋白，由TP53基因編碼，而p53的功能缺失突變以及功能獲得突變，是癌症發生和進展的重要原因。
為了嚴謹起見，研究人員將p53突變引入到兩種WNT驅動的腸癌小鼠模型中（ApcMin/+和Csnk1a1腸道誘導缺失）。結果讓他們興奮，因為非常好的再現了醫生在臨床上觀察到的現象：p53突變的引入，在不同的腸段表現出截然相反的表型，結腸和迴腸（遠端腸道）上皮高度發育不良和增生，而十二指腸和空腸（近端腸道）則表現出正常的增生水平。
▲空腸（上）和迴腸（下）受突變型p53的影響
進一步研究小鼠腸道的腫瘤形成特點之後，研究人員認為，突變型p53的促癌作用似乎在某些條件下被反轉了。
這究竟是為什麼呢？
在正常情況下，沒有發生突變的p53蛋白是通過轉錄激活抗增殖和促凋亡基因（如：p21和Bax）發揮抑癌的作用[4]，那Ben-Neriah團隊引入的突變p53可能是重新獲得了轉錄激活作用[5]。
不過，研究結果推翻了這一猜想。因為與沒有突變的p53相比，有R172H突變的p53與染色質的相互作用幾乎完全被消除，根本沒辦法實現轉錄激活。基於這個數據，研究人員認為，突變p53在空腸中的腫瘤抑製作用不是基於轉錄激活。
在另一種ApcMin/+小鼠模型中，研究人員發現了一樣的規律：p53 R172H突變的引入，導致結腸腫瘤發生增多，但減輕了近端腸道的腫瘤負擔。
▲在另一個模式小鼠的空腸和結腸再現之前的研究成果
既然突變的p53抑癌作用與正常p53不一樣，那麼這背後的機制究竟是什麼呢？
在後續的研究中，Ben-Neriah和他的同事發現，本研究引入的突變型p53能減少轉錄因子TCF4與染色質的結合，進而抑制WNT通路的激活，最後實現抑制腫瘤發生和生長的作用。
而且他們還通過將突變的p53轉到腺瘤類器官中，研究了突變型p53的抑癌作用，結果顯示突變型p53的抑癌效果遠強於正常p53。
▲類器官研究證實了突變型p53超強的抑癌能力
此外，研究人員還發現，突變型p53在迴腸中似乎也能發揮抑癌作用。這表明，是時候研究腸道微生物對p53功能的影響了。
最直接的辦法就是用抗生素清除腸道微生物，而且這個操作效果非常顯著。
研究人員注意到，只有轉入突變型p53的小鼠受抗生素的影響：用抗生素之後，結腸和迴腸中觀察到的發育不良消失了，而且腸道的健康狀態也變得更好了。
▲抗生素（ABX）對突變型p53表型的影響
從分子和細胞水平上看的話，使用抗生素之後，攜帶突變型p53的腸道細胞促癌的WNT通路激活減少，迴腸和結腸中的細胞增殖減少。
以上數據表明，確實是腸道微生物將突變型p53的強力抑癌作用轉換成了促癌作用。
那麼腸道微生物又是如何做到的呢？
按照以往的經驗，問題應該出現在腸道微生物的代謝產物上。
於是Ben-Neriah和他的同事對小鼠腸道微生物代謝產物做了篩選，並分成4大類：短鏈脂肪酸（丁酸鹽和己酸鹽等）、脂質衍生物（脫氧膽酸鹽等） 、異硫氰酸鹽（sulforaphane等）和多酚類（尿石素B，鞣花酸和沒食子酸等）。
然後分別用四類代謝產物處理攜帶突變型p53的腫瘤類器官，觀察類器官形態、增殖能力，以及WNT通路活性的變化。
結果只有多酚類代謝產物有作用。進一步深入研究之後，將目標縮小到了沒食子酸。
也就是說，只有沒食子酸能提高攜帶突變p53類器官的增殖能力，和WNT通路的活性。更重要的是，沒食子酸的這種能力是特異性的。而且，除去沒食子酸4天之後，攜帶突變型p53的腫瘤類器官，就失去了增殖能力，形態恢復正常，WNT通路的活性也下降。
這說明，沒食子酸的持續存在是消除突變型p53抑癌能力所必需的。
▲持續供應沒食子酸（GA）和去除沒食子酸對類器官形態的影響
隨後研究人員在體內探索了沒食子酸的分佈，滿是細菌的迴腸果然比細菌稀少的空腸濃度高，這也間接證實了之前的發現。
據了解，目前已經在人體內發現兩種能產生沒食子酸的細菌，它倆是植物乳桿菌和枯草芽孢桿菌 [6]。這兩種細菌主要利用莽草酸脫氫酶（SDH）合成沒食子酸[7]。
研究人員還分析了小鼠空腸、迴腸和結腸中SDH基因的豐度，也確實是空腸少，迴腸和結腸多。
當研究人員用沒食子酸餵食被抗生素處理過的突變型p53小鼠之後，突變型p53的抑癌活性就完全消失了，小鼠的迴腸和結腸變得過度增生，出現豐富的高等級發育不良灶，WNT通路的基因在整個迴腸和結腸中被高度激活。
總的來說，這個研究表明p53突變具有很強的可塑性，而且腸道微生物在塑造p53突變功能方面有重要作用。
“從科學上講，這是一個新領域，”Ben-Neriah說[2]，“微生物組對癌症突變影響的程度讓我們吃驚，在某些情況下，甚至是完全改變了突變的性質。”
這個研究提示，那些結直腸癌高危人群可能要關注他們腸道菌群的變化，並且在吃沒食子酸含量豐富的食物時，需要三思而行。
參考文獻：
[2].https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-07/thuo-pdt072820.php
[3].Sabapathy K, Lane D P. Therapeutic targeting of p53: all mutants are equal, but some mutants are more equal than others[J]. Nature Reviews Clinical Oncology, 2018, 15(1): 13-30.
[4].Vousden KH, Prives C. Blinded by the Light: The Growing Complexity of p53[J]. Cell, 2009, 137(3): 413-431.
[5].Bullock AN, Fersht A R. Rescuing the function of mutant p53[J]. Nature Reviews Cancer, 2001, 1(1): 68-76.
[6].Chen H, Hayek SA, Guzman JR, et al. The Microbiota Is Essential for the Generation of Black Tea Theaflavins-Derived Metabolites[J]. PLOS ONE, 2012, 7(12).
[7].Muir RM, Ibanez AM, Uratsu SL, et al. Mechanism of gallic acid biosynthesis in bacteria (Escherichia coli) and walnut (Juglans regia)[J]. Plant Molecular Biology, 2011, 75(6): 555- 565.
