微生物对大家来说并不陌生，我们无时无刻不在和微生物打交道，我们身体里也有无数的微生物群落，动态平衡的菌群有益于人体健康，但失衡的微生物菌群对人体是有危害的。一些微生物组通过诱导癌性上皮细胞和慢性炎症促进癌发生、癌症进展和调节癌症治疗。目前，关于微生物群在肿瘤发生和临床效率中的作用大部分认为都与肠道微生物群有关。那么你是否知道肿瘤内也有微生物菌群呢？而且这些微生物可能是导致肿瘤恶变的重要推手。在过去几年时间里，研究已经证实癌症组织中包含完整的细菌和真菌群落，那瘤内微生物是为虎作伥？始作俑者？
早在100多年前，科学家们就在人类的肿瘤里检测出了细菌。一部分人认为，这表明细菌在肿瘤的微环境里可能具有局部的作用；另一部分人则指出，这些细菌的含量都非常低，很难确认它们真的来自肿瘤样本，还是来自外部的污染，它们的存在并未得到广泛关注。直至2020年《科学》杂志上发表的一篇关于瘤内微生物组的研究论文，敲开了探索瘤内微生物的大门。在这项研究里[1]，科学家们做了较为全面的分析，理解人类肿瘤样本里细菌所扮演的角色。为了减少外部污染带来的潜在问题，他们综合使用了多种不同的方法，不但使用了16S rRNA的基因测序技术来寻找细菌，还辅以显微镜观察和细胞培养，来确认居住在肿瘤里的不同细菌。
图1 研究人员们对7种常见的实体肿瘤进行了分析
研究人员们分析了脑癌、骨癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌、结直肠癌和黑色素瘤等常见的7种实体肿瘤，样本数超过了1500份（图1）。分析结果确认，对于不同的肿瘤类型，细菌的种类也有所不同。研究人员们指出，不同的肿瘤有着不同的微生物组构成（图2）。
图2 不同样本组织内的细菌种类有所不同
相比之下，乳腺癌肿瘤的微生物组更为多样和丰富（图3）。此外，研究人员们也在论文里提到，这些细菌还和患者的吸烟史，以及对免疫疗法的反应有相关性。
图3 乳腺癌样本中观察到的细菌（箭头）
2023年李兰娟院士团队在Cell Reports Medicine发表综述文章[2]，简要总结了肿瘤内微生物现有的研究方法，并梳理了肿瘤内微生物的特点（图4）及其在各种肿瘤中的作用，探讨针对肿瘤内微生物的治疗潜力及目前面临的挑战。
肿瘤内微生物存在于食管癌（EC）、胰腺癌（PC）、前列腺癌（PCa）、神经胶质瘤、黑色素瘤、胃癌（GC）、肾细胞癌（RCC）和结直肠癌（CRC）中口腔鳞状细胞癌（OSCC）、肝癌、卵巢癌（OC）、宫颈癌（CC）、乳腺癌（BC）和肺癌中（表1）。
图4 不同肿瘤中瘤内微生物群的特征
表1 不同肿瘤中瘤内微生物群分布概况
肿瘤细胞内微生物分布的差异为个性化治疗提供了新的思路。微生物群落与肿瘤细胞的相互作用，以及它们在疾病发展中的角色，都为开发更有效的治疗方案提供宝贵的信息。因此，了解肿瘤细胞内微生物的分布差异，不仅有助于揭示疾病的发病机制，还能为未来的精准医疗提供关键的参考。
结直肠癌是常见的恶性肿瘤，其发病率位居全部恶性肿瘤第2位，消化道恶性肿瘤第1位。早筛查、早诊断、早治疗对于降低结直肠癌死亡率，改善患者预后具有重要意义。2023年Nature Medicine发表的一项研究[3]，纳入348名原发性癌症患者的新鲜冷冻样本进行全面的基因组分析，绘制了结直肠癌肿瘤、免疫和微生物组综合图谱，开发并验证了一种复合评分（mICRoScore），该评分可确定一组具有良好生存概率的患者，助力个性化治疗。
研究人员为了检测微生物谱和临床结果之间的临床相关联系，使用16S rRNA基因测序数据来识别预测存活率的微生物组特征，比较了匹配的肿瘤和健康结肠组织之间菌群的相对丰度。在AC-ICAM246中，研究人员设置一个OS Cox回归模型，该模型选择了41个系数不为零的特征（与差异死亡风险相关，MBR分类器）。在该训练队列（ICAM246）中，低MBR评分（MBR<0，MBR低）与死亡风险显着降低（85%）相关。研究人员在两个独立验证队列（ICAM42和TCGA-COAD）中确认了MBR低（风险）和延长OS之间的关联。与健康样本相比，肿瘤中的梭杆菌显著增加。肿瘤样本和健康样本的α多样性(单个样本中物种的多样性和丰度)没有显著差异，相对于ICR-低肿瘤，在ICR-高肿瘤中观察到适度减少的微生物多样性。
图5 MBR和OS之间的关联
研究团队确定了一个具有较强预后价值的微生物组特征（MBR风险评分）。虽然这一特征来自肿瘤样本，但健康结直肠与肿瘤MBR风险评分之间存在很强的相关性，表明该特征可能捕获了患者的肠道微生物组组成。通过结合ICR和MBR评分，能够识别和验证一种多组学生物标志物，该标志物可以预测结肠癌患者的生存期。该研究的多组学数据集为更好地理解结肠癌生物学提供了资源，有助于发现个性化的治疗方法。
肿瘤内微生物，这个曾经被忽视的领域，如今正在逐渐揭开其神秘的面纱。它们在肿瘤发生、发展过程中的作用，让人们惊叹不已。虎伥，意指肿瘤内微生物于肿瘤而言是助纣为虐。然而，我们不能仅仅停留在对肿瘤内微生物的揭示上（图6），更需要找到解决这一问题的方法。始作俑者，用来形容肿瘤内微生物的起源和推动力量。深入研究肿瘤内微生物的起源、发展及其与肿瘤的关系，有助于我们找到预防和治疗肿瘤的新途径。在这个过程中，我们需要对肿瘤内微生物进行更深入的了解，揭示其在肿瘤发生、发展中的作用机制，进而为肿瘤的治疗提供新的思路。
图6 肿瘤内微生物群影响肿瘤生物学和免疫反应的信号通路
展望未来，肿瘤内微生物的研究将为肿瘤治疗带来新的希望[4]。随着科学技术的不断发展，我们可以预见，不久的将来，肿瘤内微生物将成为肿瘤治疗的重要切入点。通过对肿瘤内微生物的研究，我们可以开发出针对性的治疗方法，抑制肿瘤的生长和扩散，提高患者的生活质量和生存率。同时，我们还应关注微生物生态系统的平衡，维护人体健康，为肿瘤患者带来福音。让我们一起努力，揭开肿瘤内微生物的神秘面纱，为人类健康事业不断前进。
参考文献
Nejman D, Livyatan I, Fuks G, et al. The human tumor microbiome is composed of tumor type-specific intracellular bacteria. Science. 2020;368(6494):973-980.
Xue C, Chu Q, Zheng Q, et al. Current understanding of the intratumoral microbiome in various tumors. Cell Rep Med. 2023;4(1):100884.
Roelands J, Kuppen PJK, Ahmed EI, et al. An integrated tumor, immune and microbiome atlas of colon cancer. Nat Med. 2023;29(5):1273-1286.
Yang L, Li A, Wang Y, Zhang Y. Intratumoral microbiota: roles in cancer initiation, development and therapeutic efficacy. Signal Transduct Target Ther. 2023;8(1):35.
