不是基因、不是肿标，这个检验医学研究肿瘤的新思路，值得关注
文章刊载于《临床实验室》杂志2023年6月刊“恶性肿瘤实验室检测”专题-「专家论坛」版块 页码p74-p80
人类微生物组是一个复杂的生态系统，在身体的各个部位与宿主共生互动，宿主-微生物组的相互作用影响着多种生理、病理过程。已经发现在许多癌症类型中都存在瘤内微生物，瘤内微生物组与肿瘤之间存在着密切的联系，影响着肿瘤的发生、进展、转移和治疗反应。本文就瘤内微生物群的异质性、作用机制及靶向瘤内菌群的策略进行讨论，以期为瘤内微生物作为肿瘤诊断、治疗和预后的潜在生物标志物提供理论依据。
1 瘤内微生物概述
人体中存在着丰富的微生物群，其中肠道中约有3.8 ×1013种微生物，重量接近1.8 kg。另外，在皮肤、口腔、呼吸道和生殖道在内的身体大部分黏膜区域也寄生着大量的微生物。这些微生物参与许多重要的生理过程，包括机体的新陈代谢和免疫调节等。正常情况下，宿主和共生微生物处于一个平衡的状态，两者相互适应、互利共生。但在某些病理情况下这种平衡会被打破，导致微生物生态学的改变。微生物菌群失调与机体多种疾病有关，如慢性炎症、糖尿病、肥胖甚至是癌症。随着高通量测序和宏基因组学等研究技术的不断开发和应用，人们也发现微生物菌群和肿瘤发生之间存在着复杂的关系。恶性肿瘤组织是一种复杂的生态系统，除了肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞等成分外，存在于肿瘤细胞之中独特的微生物群也是肿瘤微环境的一个重要组成部分。作为肿瘤微环境中调节肿瘤进展和影响预后的关键参与者，微生物群越来越受到关注，不同身体部位的微生物群落在各种肿瘤的发生和进展中发挥不同作用。目前，已有11种微生物被国际癌症登记处确认为“致癌微生物”。研究发现微生物与～15%的人类恶性肿瘤密切相关，共生细菌可以直接影响肿瘤的发生、进展及对治疗的反应。本文通过概述肿瘤组织中微生物群的异质性，瘤内微生物群在癌症发生发展和治疗中的功能和作用机制，理解瘤内微生物在肿瘤中的作用，解析微生物、肿瘤微环境和癌细胞之间的复杂关系，可为癌症的治疗、预后判断带来新的见解。
02 瘤内微生物群的异质性
由于肿瘤内的微生物可能存在多种来源，提示不同癌症类型的微生物组是多样的，这一点在Ravid Straussman团队对微生物组的大规模研究中得到了证实。他们对七种癌症类型的1500多例肿瘤样本和邻近正常组织进行分析，确定了肿瘤类型的特定微生物组，每种肿瘤都有不同的微生物组组成。胃肠道癌症受微生物群的影响非常大。最近一项研究分析了四种胃肠道癌症的瘤内微生物组成，该研究发现胃肠道肿瘤组织中拟杆菌、厚壁菌、变形菌、梭杆菌和放线菌是门水平上最丰富的分类群。此外，这些癌症中的细菌组成与正常组织中的细菌组成明显不同。由于肠道中存在大量的细菌，结直肠癌（Colorectal cancer，CRC）与肠道微生物密切相关，为了解微生物组如何参与CRC的发展，已经对CRC患者的粘膜相关细菌或粪便微生物组进行了研究。其中，具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum, Fn）在结直肠癌中的作用已经相对明确，它可以促进CRC的发生、进展及耐药，可作为CRC患者预后不良的标志物。Liu等的研究发现，腺瘤患者粘膜上的细菌与没有腺瘤的患者相比，其多样性有所增加。一些肿瘤相关的细菌如梭杆菌、拟杆菌、微单胞菌和普雷沃氏菌的丰度在结直肠癌的不同阶段是可变的，表明微生物群的改变对CRC进展的影响。也有研究显示大肠杆菌定植于肿瘤中，可能通过破坏肠道血管屏障和促进转移前生态位的形成从而促进CRC肝转移。此外，脆弱拟杆菌可以招募其他细菌到结直肠癌部位并诱发炎症反应来促进肿瘤进展。
微生物群在胰腺癌中的存在已被多项研究证实。Geller等发现76%的人类胰腺导管腺癌样本中细菌检测是阳性的，其中γ-变形菌丰度最高。此外，研究表明阿氏肠杆菌、肺炎克雷伯菌、弗氏柠檬酸杆菌、梭杆菌等也是胰腺癌丰度比较高的菌群。Tan等发现牙卟啉单胞菌同时存在于胰腺癌患者的口腔及肿瘤组织中，其通过诱导炎症性免疫微环境促进肿瘤的进展。一些瘤内微生物，如假黄单胞菌和链霉菌，可能与胰腺癌患者更长的生存期有关，提示瘤内微生物在胰腺癌的进展中发挥着复杂作用。
乳腺癌是女性发病率最高的癌症，虽然乳房并不是一个粘膜器官，但已经证明乳房组织中存在大量的微生物。Ravid Straussman团队对包括乳腺癌在内的7种肿瘤类型的癌症进行肿瘤微生物群分析，发现乳腺癌肿瘤中表现出最高的多样性。与正常组织相比，乳腺肿瘤组织表现出明显不同的微生物群组成。Tzeng等比较了健康人的乳腺组织、乳腺癌及癌旁正常组织的微生物群，该研究发现假单胞菌、卟啉单胞菌、变形杆菌和氮单胞菌属在肿瘤组织中丰度很高，而正常组织中的一些主要属，如丙酸杆菌和葡萄球菌在肿瘤组织中几乎未检测到，表明这些微生物可能起保护作用。Parhi等的研究表明Fn通过Fap2和Gal-GalNAc的组合定植于乳腺癌组织中，促进肿瘤的生长和转移。此外，肠毒性的脆弱拟杆菌也被发现定植于乳腺肿瘤。Parida等揭示肠毒性脆弱杆菌通过分泌脆弱杆菌毒素（Bacteroides fragilis toxin, BFT）诱导乳腺癌的发展，BFT通过激活下游β-catenin和Notch1轴发挥作用。Fu等研究发现乳腺肿瘤中存在葡萄球菌、乳酸菌、肠球菌和链球菌等多种兼性厌氧细菌，这些细菌存在于细胞质中，调节RhoA-ROCK通路重塑细胞骨架，具有保护肿瘤细胞抵抗血液压力等损伤，促进肿瘤细胞的转移的作用。
03 瘤内微生物群影响肿瘤发生、进展的作用机制
瘤内微生物通过多种机制在肿瘤发生、进展和癌症治疗中发挥重要作用。在肿瘤发生过程中，一些微生物可能直接造成DNA损伤，导致肿瘤的形成和发展。也有研究表明，一些微生物会诱发促炎症反应和其他致癌相关信号通路的激活。肿瘤内的微生物也可以通过诱导免疫抑制来促进肿瘤的进展，并能以多种方式影响癌症的治疗。在一些致癌细菌能以各种方式损害宿主DNA，引起基因突变，导致肿瘤的发生。在几种类型癌症中，尤其是消化道癌症，微生物群是造成DNA损伤的重要原因。肠杆菌科的一些成员会产生大肠杆菌素，导致DNA损伤并诱导肿瘤发生。Pleguezuelos-Manzano等的研究进一步证明了大肠杆菌素的诱变能力，它与致病岛pks密切相关。另一种诱导DNA损伤的细菌是肠毒性脆弱拟杆菌，它也可以产生毒素诱导DNA损伤。对家族性腺瘤病患者的肠粘膜分析表明，大肠杆菌和脆弱拟杆菌菌富集，它们共同定植于上皮细胞，并产生白细胞介素-17（Interlukin-17，IL-17），导致上皮细胞中大量DNA损伤。
激活促癌信号通路是瘤内微生物促进肿瘤进展的又一重要因素。研究人员发现，某些瘤内微生物会影响细胞因子的产生和分泌，如IL-6和肿瘤坏死因子-
