《MedComm》：Intratumoral Microbiota in Fueling Cancer and Steering Treatment Response
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肿瘤内的微生物（即肿瘤内微生物群）能够主动塑造肿瘤微环境（TME），从而影响癌症进展和治疗应答。因此，研究范围已从肠道微生物群扩展至肿瘤内的细菌和真菌群落。低生物量测序、污染控制以及空间分析技术的进步，使得检测TME中这些低丰度微生物成为可能，并可绘制其在不同
肿瘤内的微生物（即肿瘤内微生物群）能够主动塑造肿瘤微环境（TME），从而影响癌症进展和治疗应答。因此，研究范围已从肠道微生物群扩展至肿瘤内的细菌和真菌群落。低生物量测序、污染控制以及空间分析技术的进步，使得检测TME中这些低丰度微生物成为可能，并可绘制其在不同癌症类型和组织区室中的显著异质性。然而，关于它们的起源、因果功能及临床相关性仍存在争议。在此，研究人员总结了适用于低生物量组织的污染敏感性工作流程和高分辨率技术，比较了主要癌种中的代表性分类单元。研究人员进一步探讨了微生物起源、分类多样性以及与恶性细胞、免疫细胞和基质细胞的局部相互作用。研究人员综合了将肿瘤内微生物与基因组不稳定性、表观遗传调控、致癌信号传导、代谢重编程和转移联系起来的机制证据。基于这些见解，研究人员评估了它们对癌症治疗的影响，同时介绍了新兴的微生物干预策略及其临床转化面临的障碍。最终，本综述提供了一个评估肿瘤内微生物群作为生物标志物、治疗应答调节剂和治疗靶点的框架，同时强调了将这些发现转化为临床应用所需的关键证据。
主体内容总结
1 引言
人类微生物群与宿主之间存在共生依赖与协同进化的关系。数万亿计的微生物（包括细菌、真菌和病毒）定植于人体不同部位，在健康和疾病中发挥关键作用。微生物群失调与多种疾病相关，包括炎症性肠病、多发性硬化症、阿尔茨海默病、动脉粥样硬化、糖尿病和癌症。癌症作为一种多因素疾病，约20%的病例归因于感染性病原体。近年来，二代测序（NGS）、低生物量检测、污染控制和空间分辨技术的发展使人们能够在曾被认为无菌的肿瘤（如乳腺、胰腺、肝脏和前列腺肿瘤）中发现微生物。肿瘤内微生物群被认为是TME的一个组成部分，其组成、多样性和功能与正常癌旁组织（NATs）存在差异，表明存在肿瘤相关的微生物失调。与通过全身途径影响癌症的高生物量肠道微生物群不同，肿瘤内微生物群通常生物量低，可通过黏膜屏障破坏、血行或淋巴播散以及邻近组织侵袭等多种途径进入肿瘤，并在TME内对肿瘤细胞和免疫细胞产生更局部的效应。值得注意的是，除幽门螺杆菌（H. pylori）外，尚无其他细菌或真菌被国际癌症研究机构确认为致癌物。Garrett等人将促癌效应归纳为三种潜在机制：（i）改变宿主细胞增殖-死亡平衡；（ii）调节全身和/或局部免疫；（iii）影响宿主细胞产物、营养物质和药物的代谢。
2 研究肿瘤内微生物群的生物技术
研究肿瘤内微生物群的技术可分为两类：分类学分析技术和功能性分析技术。扩增子测序（如16S核糖体RNA（16S rRNA）测序用于细菌，18S rRNA和内转录间隔区（ITS）测序用于真菌）广泛用于表征混合样本中的微生物谱系。肿瘤内低微生物生物量带来两大挑战：高比例的肿瘤DNA与微生物DNA导致PCR扩增效率低下，以及来自试剂、实验室环境和人员的高污染风险。推荐做法包括无菌取样、设置多重对照（如采样空白、提取空白和文库制备空白）、物理隔离前后PCR步骤，以及使用SourceTracker和Decontam等算法去除污染物。全宏基因组鸟枪法测序（WMS）可区分物种或菌株并提供分类学和功能信息，但受低生物量影响更大。PICRUSt2工具可用于探究瘤内细菌的功能潜力。不同研究的结果差异较大，这与微生物DNA提取方法、扩增区域选择等因素有关。V4或V3-V4区域是最常用的16S rRNA测序区域，但对于特定癌种需优化高变区选择。将空间分辨转录组学（SRT）与单细胞RNA测序（scRNA-seq）相结合，可以更精细地解析肿瘤内微生物群在TME中的定位、细胞趋向性和功能生态位。肿瘤全基因组测序（WGS）和全外显子组测序（WES）数据也可通过分析非宿主读段来挖掘微生物信号，但必须进行严格的质量控制。
3 肿瘤内微生物群的特征
肿瘤内微生物群的起源可分为三类：（i）黏膜屏障侵袭，常见于开放腔道器官的肿瘤；（ii）血行播散，微生物通过血液循环转运并定植于肿瘤部位；（iii）邻近组织侵袭。例如，具核梭杆菌（F. nucleatum）是一种口腔共生菌，可通过血行播散选择性富集于结直肠癌（CRC）和乳腺癌组织中。此外，还提出了“特洛伊木马”途径，即细菌可存在于免疫细胞内，通过淋巴管运输至肿瘤。不同肿瘤类型具有不同的微生物组成。胃肠道肿瘤的瘤内微生物丰度高于非胃肠道肿瘤。在非胃肠道肿瘤中，乳腺癌和肺癌分别含有最丰富的细菌和真菌。瘤内细菌主要位于细胞内，存在于肿瘤细胞和各种免疫细胞（尤其是巨噬细胞）的胞质中。许多研究表明，细胞内细菌在癌细胞中比在免疫细胞中更丰富，但也有研究发现胰腺导管腺癌（PDAC）和肺鳞状细胞癌（LUSC）中的瘤内细菌倾向于与免疫细胞和基质细胞共定位。黑色素瘤中，细菌来源的人类白细胞抗原（HLA）肽存在于肿瘤细胞和免疫细胞中，并表现出强免疫原性。肿瘤组织中存在活菌已被培养实验证实。
4 肿瘤内微生物群对癌症的影响
癌症的发生和发展很少归因于单一的致病微生物，而更多与微生物群落的整体扰动有关。其促癌效应可分为诱导基因组不稳定性和DNA突变、表观遗传修饰、激活致癌通路、调节TME内的炎症、免疫和代谢重编程等机制。
4.1 肺癌
肺癌患者的肿瘤和气道中微生物负荷高于NATs。变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和拟杆菌门是主要的优势菌门，而肿瘤中的微生物多样性显著降低。肺鳞状细胞癌（LUSC）和肺腺癌（LUAD）具有不同的瘤内微生物分类模式。吸烟会损伤上皮屏障，并与瘤内细菌中烟草化学物质降解代谢通路的富集相关。微生物群及其成分或代谢物与肺癌预后相关。早期复发患者瘤内微生物组的多样性显著低于晚期复发患者，丁酸产生菌（如罗斯氏菌属、丁酸球菌属和丁酸单胞菌属）显著富集。肺微生物群的促癌作用主要通过诱导局部慢性炎症和调节免疫抑制性TME介导。在自发LUAD小鼠模型中，肺部微生物群失调触发髓系细胞产生白介素（IL）-1β和IL-23，诱导肺驻留的产IL-17的γδ T（γδ T17）细胞增殖和成熟，增加的IL-17A促进中性粒细胞浸润和肿瘤生长。细菌代谢物丁酸在低浓度下可促进巨噬细胞向M2型极化，分泌IL-10和IL-13，促进肿瘤生长和转移。瘤内真菌组也观察到富集和失调，例如烟曲霉（A. sydowii）在肿瘤中丰度显著升高，并通过β-葡聚糖诱导的Dectin-1/CARD9通路促进髓系细胞向中性粒细胞样髓源性抑制细胞（MDSCs）分化，进而分泌IL-1β，形成免疫抑制性TME。
4.2 乳腺癌
乳腺肿瘤内的微生物群高度丰富且多样化，可能来源于皮肤、肠道和口腔。一项针对七种癌症类型的综合研究显示，乳腺肿瘤中的细菌最为丰富和多样，平均每个样本有16.4个物种。变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门是四个主要菌门。多项研究表明肿瘤与NATs的细菌谱相似，提示瘤内微生物可能迁移至瘤周组织，或乳腺的失调可能先于癌变并调节易发肿瘤发生的微环境。
