結腸硬化可能會增加年輕人的癌症發病率

德克薩斯大學西南醫學中心結直腸外科系外科教授、德克薩斯大學西南醫學中心外科研究執行副總裁、醫學博士、工商管理碩士阿米娜·黃 (Amina Huang) 表示：“我們認為這項研究是一項重大進展，旨在更早識別出結直腸癌風險人群，並尋找新的治療方法。”她還是 Harold C. Simmons 綜合癌症中心的生物醫學工程教授。

該研究由德克薩斯大學西南醫學中心與德克薩斯大學達拉斯分校的科學家合作領導。

“這是第一項強調生物力學力在結直腸癌發病機制中的關鍵作用的研究，”德克薩斯大學達拉斯分校生物工程和德克薩斯大學西南分校生物醫學工程助理教授 Jacopo Firozzi 博士說。 “我們的觀察結果在多個長度尺度上都是一致的，並將結締組織硬度與癌細胞中生化信號的改變聯繫起來。”

年輕人患癌症的趨勢呈上升趨勢

與遺傳性疾病無關且通常出現在 50 歲之後的結直腸癌被稱為中間型或散發性結直腸癌。在過去的三十年中，這些癌症的診斷率和死亡率穩步下降。相比之下，50歲之前診斷出的結直腸癌（稱為早期結直腸癌）同期急劇增加。

自2020年以來，早期結直腸癌約占美國所有結直腸癌病例的12%。

儘管增長迅速，但根本原因仍不清楚。此前的研究主要集中在可能導致慢性腸道炎症的生活方式因素、肥胖和環境暴露。然而，炎症與結直腸癌早期發病之間的生物學關係尚未得到充分了解。

慢性炎症如何重塑結腸

黃博士表示，持續的炎症會導致疤痕形成，隨著時間的推移，疤痕會慢慢改變組織的結構並增加其硬度。已知類似的變化會導致其他器官（包括乳腺癌和胰腺）發生癌症。她的團隊著手確定同樣的過程是否在結直腸癌的早期發病中發揮作用。

為了調查這一點，研究人員分析了在威廉·克萊門茨大學醫院和帕克蘭健康中心接受腫瘤切除手術的患者的結腸組織。該研究包括 19 個來自早發性 CRC 患者的樣本和 14 個來自早發性 CRC 患者的樣本。每個樣本都包含腫瘤組織和附近的非癌組織。

測試顯示，取自最初結直腸癌患者的組織比取自老年患者的組織明顯更硬，不僅在腫瘤內部，而且在周圍的健康區域也是如此。這種模式表明在癌症完全發展之前可能會出現僵硬增加。

膠原蛋白變化表明疤痕形成

為了了解這種僵硬的原因，研究小組檢查了膠原蛋白，這是一種結構蛋白，在疤痕形成過程中會變得更加豐富並改變形狀。與中度發病病例的標本相比，早發性結直腸癌患者的結腸組織含有更緻密、更長、更成熟且更規則的膠原蛋白。這些特徵強烈表明早期結直腸癌組織中存在廣泛的疤痕。

當研究人員分析基因活性時，他們發現早期結直腸癌樣本中涉及膠原代謝、血管生成和炎症的基因表達較高。這些發現也支持慢性炎症導致組織僵硬的觀點。

硬化組織改變癌細胞的行為

研究人員還發現與機械轉導相關的通路活性增加，機械轉導是細胞感知和響應物理力的過程。這表明結直腸癌早期的癌細胞可能會根據周圍環境的惡劣程度來改變其行為。

實驗室實驗強化了這一想法。在較硬的表面上生長的結直腸癌細胞繁殖得更快，結腸的硬度進一步增加。當放置在更嚴格的環境中時，由 CRC 細胞創建的 3D 類器官模型也會變得更大、更快。

對檢測和治療的影響

黃博士說，總而言之，這些研究結果表明，嚴格的結腸環境可能有助於誘發和加速年輕患者結直腸癌的發展。研究結果還表明，靶向機械傳導途徑可以減緩或阻止癌症進展，這種方法已經在其他類型的癌症中得到研究。

黃博士補充說，旨在測量腸硬度的診斷工具有一天可能有助於早期識別結直腸癌風險最高的個體，類似於結腸鏡檢查用於檢測中期發病疾病的方式。

黃博士擁有 Doyle L. Sharp 外科研究傑出醫學博士獎。她是西蒙斯癌症中心癌症研究細胞網絡計劃的成員。

學習資助

這項研究由美國國立衛生研究院（R01 CA234307 和 U01 CA214300）、德克薩斯大學達拉斯分校研究與創新辦公室 CoBRA 計劃、Burroughs-Wellcome Trust、美國結腸和直腸外科醫生協會常駐研究啟動基金、德克薩斯大學達拉斯分校生物工程研究基金會、德克薩斯大學西南腦顯微鏡設施、Axioscan 資助7 獎，以及支持早期結直腸癌研究的凱瑟琳和詹姆斯·麥考密克慈善基金會，以及國家癌症研究所癌症中心支持補助金 (P30 CA142543)。