肠道菌群通过影响肿瘤微卫星不稳定性（MSI）和先天免疫信号通路等多种途径促进结直肠癌（CRC）的发生与发展，但目前并不明确肠道菌群是否同样也可以发挥抑制 CRC 的功能。
已有证据表明，部分肠道细菌可以影响免疫治疗的效果，这提示肠道细菌可能具有影响肿瘤免疫微环境的能力。而 CD8+ T 淋巴细胞在肿瘤免疫微环境中扮演着非常重要的角色，它可以识别肿瘤抗原，进而活化后靶向杀伤肿瘤细胞。
那么，在肠道菌群中是否存在可以活化 CD8+ T 淋巴细胞功能进而抑制 CRC 的发生发展的特殊细菌类型呢？由中国科学院微生物研究所王硕教授课题组发表在 Cell Host Microbe 上的一项研究回答了这一问题。
首先，研究者尝试在 CRC 患者肠道组织中寻找特异性存在的肠道菌群亚型。
通过对 CRC 患者的正常组织（N）、瘤旁组织（P）和肿瘤组织（C）中菌群的分析发现，在正常组织中存在着大量钩吻螺科细菌（Lachnospiraceae family bacteria），包括 Ruminococcus gnavus (Rg)，Blautia producta (Bp) 和 Dorea formicigenerans (Df)；并且这类细菌在肿瘤组织明显更少。钩端螺旋菌科细菌属于梭状芽孢杆菌类，是哺乳动物胃肠道的主要微生物群之一。而这类细菌在肿瘤组织中存在较少，在正常组织却存在较多，是否提示这类细菌可以发挥抑制肿瘤的作用呢？
图 1，同一患者正常组织（N）、瘤旁组织（P）和肿瘤组织（C）中细菌丰度的比较（原文图 1，F）
随后，研究者尝试验证这种特殊菌群是否发挥着抑制肿瘤的作用。
与肿瘤组织（C）相比，Rg 是正常组织（N）、瘤旁组织（P）中的核心细菌。同时，宏基因组学分析显示 Bp 在正常组织（N）、瘤旁组织（P）中显著增加。因此，研究者重点验证 Rg 和 Bp 是否具有肿瘤抑制作用。
验证过程首先在小鼠皮下肿瘤模型中进行，结果发现肿瘤组织内注射 Rg 和 Bp 可以显著抑制肿瘤的生长，即便注射促进肿瘤生长的 Fn 和 Pa 细菌也不会影响它们的抑制作用。有意思的是，进一步验证发现：在能更好模拟肠道肿瘤免疫微环境的转基因小鼠模型 APCMin/+ 中同样可以观察到 Rg 和 Bp 的肿瘤抑制作用，但是在免疫缺陷小鼠皮下肿瘤模型中却没有看到 Rg 和 Bp 对肿瘤的抑制作用。那么是不是 Rg 和 Bp 的肿瘤抑制作用是通过免疫细胞发挥的呢？
图 2：Rg 和 Bp 对肿瘤生长的抑制作用（原文图 2，A-D）
接着，研究者开始分析使用 Rg 和 Bp 对肿瘤组织免疫微环境的影响。
通过对小鼠模型肿瘤组织的分析发现，使用 Rg 或 Bp 后肿瘤免疫微环境中只有 CD8+T 细胞明显增加。与动物模型结果一致，CRC 患者的人体组织分析结果也得出相同的结论，Rg 或 Bp 高的患者肿瘤组织中浸润更多的 CD8+T 细胞。
同样，基因检测结果发现，Rg 和 Bp 处理后的组织中，CD8+T 细胞的转录组基因表达明显更高，而这些基因表达产物与肿瘤抑制和肿瘤免疫监测密切相关。如果提前使用相应抗体耗竭 CD8+T 细胞，动物模型中就不能继续观察到 Rg 和 Bp 对肿瘤的抑制作用，证明 Rg 或 Bp 对肿瘤的抑制作用必须通过活化的 CD8+T 细胞才能实现。
图 3：Rg 和 Bp 处理的肿瘤组织高表达 CD8+T 细胞（原文图 3，A，B）
最后，研究者进一步探索了 Rg 和 Bp 活化 CD8+T 细胞的机制。
研究者提取肿瘤间质液用于代谢组学分析，结果发现 Rg 或 Bp 的使用会显著降低甘油磷脂组代谢物的产生，这提示 Rg 和 Bp 可能通过降低甘油磷脂水平来改变肿瘤代谢微环境。
经过体外验证发现，单独使用甘油磷脂并不会促进肿瘤细胞的增殖，也就是说甘油磷脂并不会直接影响肿瘤细胞的生长。
但进一步尝试发现，甘油磷脂可以显著抑制 CD8+T 细胞的增殖和活化，这说明甘油磷脂可能通过影响肿瘤微环境中 CD8+T 细胞的功能，间接影响肿瘤的生长。
动物模型的结果验证了这一点，在具有免疫活性的小鼠模型中，甘油磷脂的使用会抑制肿瘤组织中 CD8+T 细胞的浸润和活化，最终促进了肿瘤的发展。
组织内细菌的宏基因组学分析表明，在 CRC 患者的癌组织中，许多与甘油磷脂信号传导相关的基因增加，这表明肿瘤微环境中的甘油磷脂水平很高。但是在 Bp 和 Rg 处理后的组织中甘油磷脂代谢途径相关基因出现特异性富集，提示 Bp 和 Rg 可能会促进甘油磷脂的代谢。这或许是 Bp 和 Rg 影响 D8+T 细胞功能的机制之一。
图 4：甘油磷脂在小鼠模型中对肿瘤的促进作用以及 CD8+T 淋巴细胞的影响（原文图 7，E，F）
小结
综上所述本研究证明了肠道组织内寄生的钩吻螺科家族细菌（Rg 和 Bp）可以作为肿瘤抑制剂发挥抑制肿瘤生长的作用，这种抑制作用是通过降低肿瘤微环境中的甘油磷脂水平，进而增强 CD8+T 淋巴细胞的活性实现的。那么其他钩吻螺科细菌是否也可以作为益生菌用于预防和治疗肿瘤呢？值得未来进一步探索。
本文首发：丁香园肿瘤时间
作者：弹壳龙
转自：“丁香学术”微信公众号
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