2022年，肿瘤学，依旧是当前生物医学研究领域最为活跃的领域之一。
面对越来越卷的肿瘤研究，不如换个角度，试试「肿瘤内微生物」。今天我们通过2022年7月发表《Advanced Science》上的一篇综述来聊聊「肿瘤内微生物」。
在很长一段时间内，学界普遍认为肿瘤内部是无菌环境，但最近的几年的研究挑战了这一认知：肿瘤内含有大量的微生物。
近年来，越来越多的证据证明，肿瘤内微生物群广泛存在于不同类型的肿瘤中，并具有复杂的功能。
（肿瘤内微生物群的历史，DOI:10.1002/advs.202200470）
瘤内微生物的来源
事实上，肿瘤/癌性和癌前病变被证明是微生物定植和持续存在的特别适宜的环境。
(1)许多实体肿瘤区域通常是一个缺氧环境，这里较低的氧气水平有利于兼性和/或厌氧细菌菌株的增殖；
(2)肿瘤坏死区域营养很丰富，，有利于细菌的存活和细胞的快速增殖。同样，肿瘤坏死区域会出现一些化学吸引信号并促进细菌外渗；
(3)伴随肿瘤生长的血管生成是一个不完美的过程，导致血管系统出现紊乱或出现“漏洞”，这可能会让血液中循环细菌进入肿瘤组织中；
(4)肿瘤是免受宿主免疫监视的。这个意味着细菌可以在肿瘤内增殖轻松增殖，不受宿主免疫系统的任何干扰。
（DOI: 10.3389/fonc.2020.00179）
肿瘤内微生物群有3种潜在来源：
（A）肺、胃肠道、皮肤等黏膜器官中微生物。由细菌或其他因素引起的黏膜屏障损伤会导致原本生活在这些黏膜部位的机会性微生物肿瘤部位。
（B）肿瘤邻近正常组织(NATs)中的微生物。
（C）循环系统。肿瘤内微生物通过血液扩散从口腔、肠道、肿瘤和其他部位进入肿瘤部位。
（瘤内微生物的来源，DOI:10.1002/advs.202200470）
相比于肠道菌群的研究，肿瘤微生物组的研究目前仍处于早期阶段，许多研究主要关注特定肿瘤的菌群鉴定和多样性分析，也有一些研究已经聚焦在特定菌种在肿瘤发生发展中的功能和作用机制的研究，如具核梭杆菌在结直肠癌、乳腺癌等多种肿瘤中的作用研究。
瘤内微生物与肿瘤
肿瘤内微生物可能影响肿瘤微环境，包括炎症介质，如组织驻留和外周招募的免疫细胞（髓样细胞、T细胞、B细胞和NK细胞）、纤维母细胞、内皮细胞、脂肪细胞和周细胞。
肿瘤相关微生物群作为肿瘤微环境的内在组成部分，与肿瘤的发生发展乃至治疗紧密相关，正受到越来越多研究者的密切关注。
（DOI: 10.1126/science.abc4552）
瘤内微生物与肿瘤的发生发展
已有的研究表明，细菌可以通过多种机制促进肿瘤的形成和发展。2022年2月发表在《Cell》上的一项研究表明，这些存在于肿瘤细胞内的细菌实际上可能赋予肿瘤细胞一种优势：在患有乳腺癌的小鼠中，胞内细菌通过提高肿瘤细胞离开原发肿瘤时的生存力来增强肿瘤细胞的转移能力。
在肿瘤发生过程中，一些微生物可能会直接引起DNA损伤，导致肿瘤的形成和发展。研究还表明，一些微生物可诱导促炎反应和其他致癌途径的激活。肿瘤内微生物还可以通过诱导免疫抑制来促进肿瘤进展，并且可以通过多种方式影响癌症的治疗。
（1）直接引起DNA损伤，导致肿瘤的形成和发展
①细菌毒素介导DNA损伤。多项研究表明，肠杆菌科(Enterobacteriaceae)的一些成员产生colibactin，引起DNA损伤，诱导肿瘤发生。
②西式饮食中由于纤维水平较低，造成细菌生成的有益短链脂肪酸（SCFA）减少，屏障功能降低，以及细菌产生的致癌代谢物增加，包括硫化氢、N-亚硝基化合物、细胞毒性血红素因子、次级胆汁酸和ω-6多不饱和脂肪酸。这些因素最终导致ROS的产生（DNA损伤）和组蛋白脱乙酰酶抑制(改变了促炎通路)。
（DOI:10.1002/advs.202200470）
（2）诱导促炎反应和其他致癌途径的激活
③某些肿瘤内微生物会影响细胞因子的产生和分泌，如IL-6和TNF-α。多项研究表明，肿瘤内微生物可能会影响细胞因子的产生，诱导促炎反应，进而激活NF-κB通路或STAT3通路，促进肿瘤进展。
④而其他致癌途径如TLR4/Keap1/NRF2轴也被某些肿瘤内微生物激活。
（DOI:10.1002/advs.202200470）
（3）抑制抗肿瘤免疫反应
⑤新近研究数据表明，细菌可以抑制局部自然杀伤(NK)细胞和T细胞介导的对肿瘤细胞的杀伤。
（DOI:10.1002/advs.202200470）
值得注意的是，肿瘤内微生物群的组成和功能可能因癌症的不同亚型而异。因此，有必要分析不同癌症中的肿瘤内微生物群，了解其在癌症进展中的作用。
瘤内微生物检测
尽管许多类型的肿瘤都有肿瘤内细菌，但要准确检测肿瘤组织中的微生物并非易事。
由于肿瘤组织内的微生物生物量相对较低，且肿瘤的宿主与细菌的DNA比率很高，使得肿瘤内微生物的培养难度较大。再加上容易受到外部污染，严重影响了肿瘤内微生物群的检测。长期以来，表征肿瘤组织微生物群一直是一个挑战。
虽然肿瘤内微生物因其生物量较低而难以研究，但已有一些方法用于肿瘤内微生物的研究。
（1）5R 16S测序
（2）免疫组织化学(IHC)：用抗细菌脂多糖(LPS)和脂磷壁酸(LTA)的抗体分别检测组织中的革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。
（3）荧光原位杂交(FISH)：用针对细菌16S rRNA基因的探针进行检测组织中的细菌16S rRNA。
（4）荧光标记的D-丙氨酸原位标记活菌
为什么D-丙氨酸可以用来标记活菌？这是因为D-丙氨酸会被细菌用来生产细胞壁的重要成分肽聚糖，而哺乳动物细胞没有细胞壁，不会使用D-丙氨酸。
（5）CLEM、培养组学等技术
（DOI:10.1002/advs.202200470）
挑战
在肿瘤内微生物研究中，样品污染是主要问题之一，可能导致对微生物种类和功能的误判。此外，由于环境污染的干扰，证明肿瘤内微生物存在的证据不够充分，这使得相关研究的基础受到质疑。
瘤内微生物与肿瘤诊断及治疗
随着对肿瘤内微生物群认识的加深，可以制定基于肿瘤内微生物群的诊断和治疗策略。
在诊断方面，研究人员通过血液中的微生物组成成功地将肿瘤组织与正常组织区分开来。
在治疗方面，微生物疗法的两种主要策略已进入临床阶段：
一种策略是诱导抗肿瘤免疫反应的生物制剂。这种策略使用死或活细菌来招募活跃的免疫细胞，如CD8+ T细胞，从而启动抗肿瘤免疫反应。Bacillus Calmette-Guerin(BCG)疫苗、多种细菌疫苗以及减毒的、双缺失的单核细胞增生李斯特菌是这一想法的产物。
另一种策略是诱导抗肿瘤反应或用作载体的工程细菌。通过对工程细菌进行修饰，使其释放某种产物或进行某种反应来抑制肿瘤。此外，工程细菌还可以作为携带毒素、免疫刺激物或其他药物的载体。
（抗肿瘤细菌治疗策略的临床应用，DOI:10.1002/advs.202200470）
综上所述，肿瘤内微生物群是TMEs中重要的异质性组分，在肿瘤的发生发展中起着复杂的作用。该领域还有许多问题有待解决，需要技术的发展和努力。值得注意的是，肿瘤内微生物群的研究具有很强的临床转化潜力，可能是下一个抗肿瘤治疗的热点。
转自：“临床科研与meta分析”微信公众号
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