原发性肝癌肿瘤内的微生物组组成及其在肿瘤复发中的作用

《Journal of the Formosan Medical Association》：Intratumoral microbiome composition and its role in tumor recurrence in primary liver cancer

肝癌与胆管癌患者肝脏微生物组差异及复发预测研究，通过RNAscope ISH和16S rRNA测序发现，HCC患者中Aquabacterium丰度升高与复发相关（OR=14.77），而CCA患者中Brevundimonas、Novosphingobium、Pelomonas增多且Staphylococcus减少，具有独立预测价值。

　　
该研究针对原发性肝 cancers（PLC）两大亚型肝细胞癌（HCC）和胆管细胞癌（CCA）的肿瘤内微生物群特征及其与复发关联展开系统分析。研究采用回顾性队列设计，纳入2002-2017年间接受肝切除术的116例患者（HCC 85例，CCA 31例），通过分子诊断技术结合多维度生物信息学分析，首次揭示了肝肿瘤微环境中微生物群的空间分布规律及其与临床预后的动态关联。

在微生物群分布特征方面，研究创新性地采用RNAscope原位杂交技术结合冰冻组织样本的DNA测序，发现细菌RNA在肝窦、胆管基底膜及肝细胞胞质中均有特异性分布。值得注意的是，HCC与CCA患者在肿瘤及旁肿瘤区域（paratumor）的微生物群多样性存在显著差异：HCC患者呈现更高的α多样性（物种丰富度及均匀度），而CCA患者则在β多样性（群落结构差异）上表现出更明显的分层特征。这种空间异质性提示肿瘤微环境可能通过物理屏障或免疫调控机制影响微生物群落的分布模式。

研究通过16S rRNA测序和Tax4Fun2功能预测分析，系统揭示了两类PLC的微生物组特征差异。在HCC组中，Thermicanus、Cloacibacterium等属的异常高丰度（p<0.05）提示其可能参与肝细胞增殖调控；而CCA组中Brevundimonas、Novosphingobium等属的显著增加（OR值最高达3.5×102?）与胆管上皮细胞癌变密切相关。功能通路分析进一步发现，HCC患者中甲烷代谢、自噬相关通路显著富集，而CCA组则呈现雌激素信号、生物膜形成等特异性通路激活（p<0.05）。

复发预测模型构建是本研究的核心突破。基于LEfSe和逻辑回归的多变量分析，研究首次确认Aquabacterium属作为HCC复发的特异性生物标志物（OR=14.77，p=0.044），其丰度与肿瘤微环境中的炎症因子水平呈正相关。在CCA组中，Brevundimonas、Novosphingobium等属的异常增殖（OR值均>3.1×101?）与微血管侵袭（MVI）阳性率显著相关（p=0.023），提示其可能通过诱导胆管细胞异常增殖促进肿瘤进展。值得关注的是，Staphylococcus属在HCC组中的丰度较健康人群下降达3个数量级（p=0.003），其缺失可能破坏肝脏正常菌群屏障功能。

临床特征分析显示，CCA患者更易合并慢性病毒性肝炎（HCV 9例 vs HCC 38例，p=0.007），且微血管侵袭发生率高达74.2%，显著高于HCC组的48.2%（p=0.023）。这种差异可能源于胆管细胞癌更依赖血管生成的侵袭模式。功能通路层面的比较进一步揭示，HCC患者中RIG-I样受体信号通路（p=0.015）和自噬相关基因（p=0.021）的富集，提示其免疫逃逸机制可能与HCC微环境中的特定菌群分布相关。而CCA患者中显著富集的抗原呈递相关通路（p=0.008）则可能与其免疫抑制微环境形成机制有关。

在复发预测模型中，HCC患者除Aquabacterium外，肝脏 cirrhosis（p=0.032）状态也作为独立预测因子。值得注意的是，Staphylococcus属的丰度下降与HCC复发存在剂量效应关系（OR=0.00，p<0.001），提示该菌属可能通过免疫调控机制影响肿瘤进展。对于CCA患者，性别（女性OR=1.24）、总胆红素水平（OR=0.46）及特定菌属组合（Brevundimonas/Novosphingobium/Pelomonas）的协同作用被证实是复发的重要预测因素。

该研究在方法学上实现了多项突破：首次建立"肿瘤组织-旁肿瘤组织"对照体系，通过配对样本比较有效排除肝脏基础疾病的影响；创新性采用RNAscope技术进行原位分子诊断，准确识别出肝细胞胞质内的微生物群落（该区域传统研究难以获取样本）；开发的多层次生物信息学分析框架（α/β多样性、功能预测、机器学习模型）为肝肿瘤微环境研究提供了标准化分析流程。

在机制探讨方面，研究提出"菌群-代谢-免疫"三联调控假说：HCC患者中Aquabacterium可能通过产甲烷代谢产物诱导肝脏炎症微环境，促进Treg细胞增殖和PD-L1表达；而CCA患者中Brevundimonas等属可能通过胆汁酸代谢干扰胆管细胞增殖调控网络。这些发现为开发基于菌群靶向的免疫治疗策略提供了理论依据。

该研究存在三个重要局限性需要后续关注：首先，样本来源集中于台湾南部地区，可能影响结论的全球适用性；其次，未建立跨时间点的微生物群监测体系，难以追踪菌群动态变化；最后，缺乏对菌群代谢产物的直接检测，需要结合16S rRNA测序与宏基因组代谢组学进行验证。建议后续研究采用多中心队列设计，结合宏代谢组学深入解析关键菌属的代谢特征，并开发基于生物标志物的早期复发预警模型。

这些发现为肝肿瘤的精准分层治疗提供了新思路：对于HCC患者，可优先监测Aquabacterium的丰度变化以评估复发风险；而CCA患者则需关注Brevundimonas等属的异常增殖。基于菌群特征的个体化干预策略（如益生菌靶向治疗、代谢通路调节）可能显著改善患者预后，这已成为当前转化医学研究的重要方向。