结直肠癌与炎症性肠病患者外周血单个核细胞携带微生物DNA残留的发现及其临床意义

本研究揭示了结直肠癌（CRC）和炎症性肠病（IBD）患者外周血单个核细胞（PBMCs）中存在微生物DNA残留，通过宏基因组测序、16S-rRNA-FISH-Flow和成像流式细胞术证实其与肠道屏障缺陷相关的易位机制，为理解微生物-宿主互作在疾病进展中的作用提供了新视角。

　　

ABSTRACT

研究团队通过宏基因组测序技术，在结直肠癌（CRC）和炎症性肠病（IBD）患者的外周血单个核细胞（PBMCs）中检测到低生物量的微生物DNA残留。这些残留与患者肿瘤组织或肠道炎症部位的微生物特征部分重合，提示细菌成分可能通过PBMCs从肠道易位至循环系统。研究采用16S-rRNA荧光原位杂交流式细胞术（FISH-Flow）和成像流式细胞术，验证了CD4⁺ T细胞和CD14⁺单核细胞是携带细菌遗传物质的主要免疫亚群。

Introduction

肠道微生物组通过调节上皮屏障功能、免疫稳态和代谢产物（如短链脂肪酸）影响CRC和IBD的发病机制。既往研究发现，细菌可与肿瘤微环境（TME）中的免疫细胞相互作用，但其系统性传播机制尚不明确。本研究假设：在肠道屏障缺陷条件下，细菌残留可能通过PBMCs进入循环系统。

Results

PBMCs中的细菌遗传序列
对36例CRC（含I-IV期）和56例IBD患者的PBMCs进行宏基因组测序，经严格去污染流程后，鉴定出208种细菌。非转移性CRC患者的PBMCs微生物多样性最高（79种），而健康对照组仅检出3种。显著富集的物种包括非转移性CRC相关的Roseburia intestinalis和IBD相关的Bifidobacterium adolescentis。

细菌DNA的免疫细胞定位
16S-rRNA-FISH-Flow显示，CRC患者的CD4⁺ T细胞和CD14⁺单核细胞携带细菌信号，IBD患者则以单核细胞为主。成像流式细胞术在单细胞水平证实了这一发现。

细菌易位的组织溯源
匹配样本分析显示，CRC患者PBMCs中的Anaerostipes hadrus和Collinsella aerofaciens与其肠道肿瘤组织高度一致；肝转移灶中则富集Haemophilus parainfluenzae和Clostridioides difficile。IBD患者的PBMCs与炎症肠道组织共享Anaerostipes hadrus，但Phocaeicola vulgatus等菌仅存于肠道。

代谢组学关联
血清代谢组分析发现CRC和IBD患者存在524种差异代谢物，涉及苯丙氨酸代谢和酮体生成通路。PBMCs微生物功能预测显示酮生成与代谢物呈正相关，而缩醛磷脂降解呈负相关。

Discussion

本研究首次证实PBMCs可作为细菌残留的系统性载体，其模式因疾病类型和分期而异。非转移性CRC的PBMCs微生物多样性更高，可能与早期肠道屏障破坏程度相关。值得注意的是，老年患者和转移性CRC中检出更多优势菌种（如Clostridioides difficile），或反映年龄和疾病进展对微生物选择的影响。

技术层面，研究通过多维度去污染流程（包括试剂对照和生态合理性筛选）提升了低生物量检测的可靠性。发现的细菌如Faecalibacterium prausnitzii和Fusobacterium nucleatum与既往CRC研究一致，支持其病理相关性。

Star methods

样本来自苏黎世大学医院和巴塞尔大学医院的CRC/IBD患者及健康志愿者，经伦理委员会批准（BASEC-No.: 2022–02036）。PBMCs通过密度梯度离心分离，组织样本经病理确认后冻存。DNA提取使用ZymoBIOMICS试剂盒，测序在Illumina NovaSeq平台完成（2×100 bp）。数据分析采用Kraken2和MetaPhlAn4流程，并通过物种特异性qPCR（如Anaerostipes hadrus）验证。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持内容；专业术语保留英文缩写及格式；去除了文献引用标识和图表标注。）