路德維希癌症研究中心的一項研究發現了飲食、腸道微生物和癌症治療效果之間有令人驚訝的關聯。
這項研究由路德維希·普林斯頓大學的 Asael Roichman 和分部主任 Joshua Rabinowitz 領導，可能有助於解釋為什麼被稱為 PI3 激酶 (PI3K) 抑製劑的藥物（這種藥物可以破壞刺激癌細胞增殖的異常激活的生化信號通路）無法在實體瘤患者中實現持續、持久的癌症控制。
拉比諾維茲說：「許多抗癌藥物對不同患者的效果並不相同，而一種新出現的可能性是飲食在這種差異中發揮了作用。」「我們在這項研究中發現，飲食確實可以改變臨床前模型中的癌症治療結果，而且這種改變方式出乎意料，與其直接的營養效應生物分析，因此，植物性食物中的某些小分子在小鼠體內被激活分析物在小鼠體內會降低該化合物更快的化合物，雖然我們在這項研究中專注於 PI3K 抑制劑，但參與清除這些藥物的肝臟酵素也會分解許多其他藥物，」Rabinowitz 實驗室的博士後研究主要作者 Roichman 補充道。 “這證明我們的發現可能與治療癌症和其他疾病的多種藥物有關。”
這項研究發表在最新一期的《細胞》雜誌上，它始於一項實驗中獲得的令人驚訝的結果，該實驗從完全不同的角度研究了飲食和癌症治療之間的相互作用。
Rabinowitz 實驗室和其他研究小組已經證明，生酮飲食可以顯著增強臨床前癌症小鼠模型對抗癌藥物的反應。這種飲食富含脂肪，澱粉和糖等碳水化合物含量極低，其增強治療反應的作用被認為與其降低胰島素和血糖值的趨勢有關。因此，當實驗中餵食某些高碳水化合物飲食的小鼠（這些飲食應該會升高血糖並刺激胰島素分泌）對 PI3K 抑制劑反應良好時，研究人員感到驚訝。
深入研究這項意外結果後，他們發現生酮飲食對 PI3K 抑制劑的反應增強與碳水化合物、脂肪、血糖或胰島素幾乎沒有關係。相反，實驗發現，關鍵決定因素是飲食的分子複雜性——它是由「全食物」還是高度加工的食物組成。
臨床前研究中小鼠食用的生酮食物是高度加工的配方，缺乏標準食物中存在的植物衍生化學物質（植物化學物質），尤其是豆類和大豆中的植物衍生化學物質的複雜混合物。事實證明，腸道微生物會將植物化學物質（即來自大豆的大豆皂苷）分解成誘導解毒肝臟酵素細胞色素 P450 表達的分子。
實驗證實，以飼料餵養的小鼠體內這些肝臟酵素的產生增加導致 PI3K 抑制劑的快速清除，從而降低了該方案的抗癌功效。根據這些發現，研究人員證明，高碳水化合物但低植物化學物質的飲食以及抑制腸道微生物群的抗生素增強了小鼠的 PI3K 抑制劑活性。
羅伊奇曼說：“這些發現說明，一些植物性飲食通過與腸道微生物的相互作用，可以增強人體的藥物清除系統，從而降低抗癌藥物的暴露量。” “雖然在人類身上發揮這種影響的具體分子可能有所不同，但我們的研究強調飲食和微生物群是影響抗癌藥物在體內如何發揮作用的關鍵因素。”
此外，這些發現為制定新的癌症治療策略提供了機會，該策略將考慮患者的飲食、微生物組成和近期使用抗生素等因素，這些因素會改變共生細菌的生態系統。根據進一步的研究，這些策略可以包括分析患者的微生物組以及改變飲食和藥物干預來調節癌症治療的代謝。
參考文獻:
- Asael Roichman, Qianying Zuo, Sunghoon Hwang, Wenyun Lu, Ricardo A. Cordova, Michael R. MacArthur, Jacob A. Boyer, Sarah J. Mitchell, Jesse Powers, Sophia A. Koval, Craig J. Hunter, Jamie Rijmers, Rolf-Peter Ryseck, Jenna E. AbuSalim, Seema Chatterjee, Won Dong Lee, Xincheng Xu, Xi Xing, Zihong Chen, Xianfeng Zeng, Siddharth Marwaha, Matthew J. McBride, Jessie Y. Guo, Yibin Kang, Mohamed S. Donia, Joshua D. Rabinowitz. Microbiome metabolism of dietary phytochemicals controls the anticancer activity of PI3K inhibitors. Cell, 2025; DOI: 10.1016/j.cell.2025.04.041
