《EMBO JOURNAL》：How microbes reprogram immunity through epigenetic and epitranscriptomic regulation
微生物群落通过抗原、结构配体和代谢物塑造免疫，但这些瞬时信号如何被转化为稳定、可逆或促病的免疫细胞状态，目前仍未完全阐明。本综述将表观遗传调控与表观转录调控视为宿主-微生物群互作的相互关联层次。研究人员讨论了微生物信号如何在上皮、髓系、淋巴系和基质等多个区室中参与染色质和RNA调控通路，并将微生物群-N6-甲基腺苷（m6A）轴置于宿主和微生物RNA修饰的更广阔图景之中。该框架有助于解释同一微生物分子如何根据组织暴露部位、应答细胞类型和宿主状态的不同，促进屏障修复、免疫耐受、炎症或抗肿瘤免疫。研究人员区分了关联性、微生物群依赖性和直接调控因果关系，并强调了关于非m6A RNA修饰及双向调控机制的知识空白。最后，研究人员概述了关键实验和转化考量因素，包括微生物功能、宿主靶点参与、细胞特异性、空间递送和疾病背景。这些见解凸显了染色质和RNA调控作为微生物生态与免疫功能之间潜在机制链接的重要性，值得进一步实验研究。
**引言**
哺乳动物微生物群由占据肠道、皮肤及其他屏障部位的细菌、古菌、真菌、病毒和噬菌体组成。微生物群落转化膳食底物、宿主胆汁酸、外源物质和内源性代谢物，从而产生随饮食、地理、药物、炎症和群落结构而变化的信号。因此，微生物群更适合被理解为一个动态的生物化学生态系统，而非固定的分类群列表。定植主要发生在出生时及出生后。分娩方式、婴儿喂养、抗生素暴露、饮食和疾病随后塑造一条发育轨迹，该轨迹在生命早期变异性最大，随年龄增长趋于稳定但并非不可改变。这一时期恰逢黏液结构、淋巴组织、分泌型免疫球蛋白A（IgA）、先天样淋巴细胞和微生物群特异性T细胞群的建立，使微生物暴露能够产生因组织和细胞谱系而异的持久效应。
宿主免疫系统并非简单地被微生物群激活。它持续地容纳、采样和选择微生物群落，同时维持对丰富非自身抗原的耐受。反过来，微生物产物支持定植抵抗、上皮修复、造血以及B细胞、T细胞和先天细胞分化为特化状态。因此，一个核心问题是瞬时微生物信号如何被转化为稳定、可逆或促病的宿主免疫状态。
表观遗传调控提供了微生物与宿主免疫稳态之间的机制桥梁。DNA甲基化、DNA羟甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑改变免疫细胞和上皮细胞对刺激的应答方式。微生物可以影响这些过程，因为表观遗传酶可以利用微生物代谢物作为底物、辅因子或抑制剂。表观转录调控提供了微生物暴露与免疫功能之间的另一个界面。在编码RNA和非编码RNA中已描述了170多种化学RNA修饰，包括N6-甲基腺苷（m6A）、5-甲基胞嘧啶（m5C）、N1-甲基腺苷（m1A）、7-甲基鸟苷（m7G）、假尿苷（Ψ）、2′-O-甲基化和腺苷至肌苷（A-to-I）编辑，这些修饰影响RNA结构、稳定性、翻译和定位。其中若干过程直接调控免疫识别：ADAR1介导的A-to-I编辑防止MDA5感知内源性双链RNA，NSUN2依赖的m5C限制RIG-I依赖的I型干扰素应答，假尿苷降低TLR对合成RNA的识别。微生物RNA修饰也可发挥类似效应，例如细菌tRNA中的Gm18抑制TLR7激活。因此，微生物的影响可能通过重塑宿主RNA修饰通路或通过微生物RNA本身携带的修饰来发挥作用。研究人员将m6A置于这一更广泛的表观转录景观中，并将其作为主要的机制案例而非唯一与免疫相关的RNA修饰。
近期综述已总结了癌症、肠道屏障生物学和肠损伤中的m6A-微生物群联系，以及肠道疾病中微生物群介导的表观遗传调控。因此，研究人员聚焦于这些联系的机制解析，特别是微生物群落、分子或病原体能否在特定细胞状态下与明确的宿主RNA调控事件相关联。在此，研究人员将这些互作框架为微生物-表观遗传和微生物群-m6A免疫回路及其治疗意义。研究人员重点介绍肠道炎症和癌症免疫治疗的最新研究，并区分已准备好进行转化测试的机制与仍需细胞类型特异性扰动和回补实验的机制。
**肠道微生物群-免疫界面的双向调控**
宿主免疫系统是肠道中的主要生态力量。黏液、上皮代谢、抗菌肽、补体、分泌型抗体和吞噬细胞协调哪些微生物能够获取营养并与黏膜表面相互作用。这些机制创造了空间生态位，使常驻群落得以持续存在，同时限制病原体入侵。它们还决定了微生物抗原、结构配体和代谢物到达上皮细胞和免疫细胞的位置。反过来，微生物暴露支持免疫发育并编程细胞状态。因此，肠道微生物群-免疫界面是双向的：宿主免疫塑造微生物生态位，而微生物线索塑造宿主免疫状态。
肠道屏障是一个多层系统。上皮细胞形成紧密连接限制细菌易位，结肠细胞消耗氧气维持厌氧环境，杯状细胞分泌黏液，潘氏细胞产生防御素和凝集素塑造隐窝相关群落。分泌型IgA包被共生菌和病原体，可改变其运动性、聚集和上皮结合。肠上皮细胞通过模式识别受体识别微生物信号，这种识别诱导抗菌程序。RegIIIγ是一个代表性例子：其上皮产生依赖于TLR-MyD88信号，促进细菌与上皮之间的空间分离。总之，这些区室构建了一个选择性而非无菌的屏障。这些分层屏障塑造了微生物信号在黏膜表面被感知和解读的方式（图1）。
先天和适应性免疫反馈调节肠道微生物进化。胃肠道包含有组织的淋巴组织，包括派尔集合淋巴结和肠系膜淋巴结，以及出生后发育的孤立淋巴滤泡、隐窝斑和结肠斑。IgA阳性浆细胞分泌高亲和力和多反应性IgA，可聚集细菌、限制运动性并改变微生物表面或代谢基因表达。辅助性T细胞1（Th1）、辅助性T细胞17（Th17）和调节性T细胞（Treg）塑造IgA应答的特异性和持久性，也可影响巨噬细胞的杀菌活性。因此，微生物生态位和免疫生态位的建立是宿主-微生物群互作的起点。
宿主代谢是免疫介导群落控制的一部分。微生物群激活的上皮PPARγ信号维持结肠细胞β-氧化并限制氧气扩散至管腔，从而抑制兼性肠杆菌科的扩增。反过来，炎症或抗生素介导的丁酸产生菌丢失可增加管腔氧气和硝酸盐可利用性，为兼性致病共生菌创造生态位。
补体层是另一个最近被鉴定为肠道局部产生的屏障。粪便C3水平在不同小鼠模型中随微生物定植和供体微生物群而变化。肠道基质细胞和免疫细胞产生管腔内C3，基线C3水平与人类感染性腹泻严重程度呈负相关。在肠道感染期间，局部补体活性促进病原体控制同时保护常驻共生菌，因为下游膜攻击成分有限。这一发现修正了补体主要是一种循环防御系统的观点。
模式识别受体（PRRs）帮助区分共生菌暴露与病原体入侵，但结果取决于细胞类型、受体定位和配体可及性。例如，肠道CD11c+固有层细胞通过TLR5检测鞭毛型鼠伤寒沙门菌并产生IL-6，但对非鞭毛型共生菌阴沟肠杆菌的应答较弱。上皮细胞和单核吞噬细胞的PRR程序并不等同，炎症或代谢信号的持续时间可将同一通路从稳态感知转变为病理状态。
核酸感知拓宽了识别机制。微生物群诱导的内源性逆转录病毒元件表达可参与屏障组织中的cGAS-STING和I型干扰素通路，支持局部免疫适应性。微生物环二核苷酸及相关STING激动剂可将单核吞噬细胞重编程为抗肿瘤状态；鼠李糖乳杆菌GG基因组DNA激活cGAS/STING信号并致敏树突状细胞（DCs）。然而，在结肠炎中，鼠李糖乳杆菌GG诱导肠道Ly6C+单核细胞中STING激活以产生抗炎细胞因子IL-10。同一通路在不同疾病的不同应答细胞中可以是保护性的、促炎/抗炎的或具有治疗价值的。
常驻微生物竞争营养和附着位点，产生细菌素和有机酸，转化胆汁酸，并刺激宿主抗菌程序。病原体通过利用炎症诱导的呼吸途径、毒素产生或营养池紊乱来对抗这些限制。因此，微生物功能和生态位，而非仅物种名称，可能更具临床相关性。
**微生物对免疫发育和细胞状态的编程**
微生物暴露是肠道免疫正常发育所必需的，包括淋巴结构、髓系分化和肠道淋巴细胞扩增。某些免疫缺陷可通过成年期微生物定植纠正，而其他缺陷（如特定组织中恒定自然杀伤T（iNKT）细胞的过度积累）仅能通过生命早期暴露纠正。这些肠道免疫细胞变化并非简单地与微生物丰度成比例。确定的微生物分子可诱导离散的程序：脆弱拟杆菌多糖A支持CD4+ T细胞成熟和耐受，分节丝状菌促进肠道Th17细胞，选定梭菌（特别是簇IV、XIVa和XVIII）促进结肠Treg分化。这些例子将领域从非特异性微生物刺激模型转变为菌株、抗原和代谢物特异性机制。
单细胞测序和谱系追踪表明，肠道训练的免疫可能具有系统性效应。一项使用光转换小鼠的迁移图谱研究鉴定了B细胞、RORγt+ T细胞、上皮内样T细胞和DCs离开结肠并进入不同的炎症或肿瘤部位，同时保留起源相关的转录状态。单细胞研究还揭示，包括3型先天淋巴样细胞（ILC3s）、巨噬细胞、DCs和T细胞在内的多种免疫细胞表现出区域特异性转录谱，由其沿隐窝-绒毛轴的位置、氧气水平、饮食和微生物邻近度决定，提示微生物群可能塑造这一调控景观。由于表观遗传重编程是训练免疫的核心机制，微生物群依赖的免疫变化应作为潜在的表观遗传介导过程来研究，而非仅从转录谱推断。
肠上皮细胞（IECs）既是物理屏障又是肠道免疫系统的组成部分。它们协调黏液、抗菌肽、营养转运、氧气消耗、细胞因子释放和抗原呈递。微生物暴露改变上皮抗菌、代谢和修复程序，将群落组成与屏障功能联系起来。
树突状细胞（DCs）从肠道微生物和宿主组织捕获抗原，迁移至淋巴结，并决定T细胞应答是调节性、炎症性还是细胞毒性。微生物刺激和代谢物调节DC成熟和免疫刺激特性，而选定共生菌可促进DC从肠道向肿瘤迁移。这些应答影响Treg分化和CD8+ T细胞致敏。这些例子确立了微生物对DC状态的控制，但特定染色质机制仅在选定代谢物通路中被解析。
髓系区室，包括单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞，在定植肠道中较无菌（GF）动物富集。稳态肠道巨噬细胞结合吞噬作用与受控的炎症细胞因子产生。根据微生物线索和组织背景，髓系细胞可转而获得炎症性、免疫抑制性或抗肿瘤状态。这些发现确立了髓系状态的强微生物条件化，但并非每个效应都是表观遗传的。
ILC、γδ T细胞和iNKT细胞快速将微生物信号转化为屏障细胞因子。肠道ILC景观由微生物群塑造，ILC3衍生的IL-22有助于维持上皮防御和选定微生物群落的 containment。这种关系是双向的，因为ILC3活性也可通过上皮和抗菌程序重塑微生物可及性。生命早期微生物暴露还控制iNKT细胞的组织积累和后续炎症易感性，而成年定植不能完全逆转这种发育印记。
微生物群落还塑造Treg和Th17分化。短链脂肪酸（SCFAs）和选定梭菌促进结肠Treg丰度，而分节丝状菌促进肠道Th17细胞；菌株特异性Eggerthella lenta酶可进一步促进Th17活化。共生菌诱导的Th17细胞也可获得c-MAF和IL-10依赖的调节特性。这些研究定义了微生物对淋巴细胞发育和功能状态的效应，但因果调控层各不相同。直接染色质机制在选定Treg通路中已确立，而微生物群驱动的染色质或RNA修饰证据在多个Th17状态中仍然有限。在定义共生菌定植后对Th17细胞进行配对单细胞RNA和染色质可及性分析，可鉴定与IL-10产生状态相关的调控元件。然后可对候选增强子进行靶向扰动，以检验这些元件是否为获得调节功能所必需。
**微生物代谢对染色质和细胞类型特异性表观遗传调控的控制**
在建立了双向肠道界面和微生物暴露塑造的免疫细胞状态之后，研究人员接下来 examine 可将这些信号转化为更持久或可逆程序的调控层。经典表观遗传调控包括共价DNA修饰、组蛋白修饰和染色质重塑。这些系统与代谢耦合。乙酰辅酶A支持组蛋白乙酰化；S-腺苷甲硫氨酸（SAM）提供甲基基团；α-酮戊二酸、铁和氧气支持十十一易位（TET）和含Jumonji结构域蛋白；NAD支持sirtuins。微生物群向肠道微环境贡献饮食依赖性产物（如脂质、氨基酸、维生素和SCFAs）以及非饮食依赖性产物（如脂多糖（LPS）和肽聚糖）。这些共生菌衍生的副产物可修饰表观遗传过程。
证据涉及部分由微生物SCFAs介导的组蛋白乙酰化。丁酸和丙酸抑制选定I类和II类组蛋白去乙酰化酶（HDACs），而微生物碳也可贡献宿主乙酰辅酶A池。相反，肌醇三磷酸激活HDAC3。微生物群依赖的组蛋白乙酰化模式可在微生物耗竭后持续存在，且不能完全由SCFAs解释。因此，微生物群不仅通过提供HDAC抑制性SCFAs影响组蛋白乙酰化，还通过改变HDAC3活性、乙酰辅酶A可利用性和局部组织代谢来影响。
DNA甲基化和羟甲基化可能编码更持久的微生物相关效应。无菌状态改变上皮或免疫细胞中选定基因的甲基化和应答性，微生物定植通过DNA甲基化参与维持肠道共生。在Treg细胞中，UHRF1将DNA甲基化维持与微生物群诱导的增殖联系起来，而Tet2缺陷创造了一种宿主状态，其中微生物易位驱动骨髓增殖。
非编码RNA提供另一个宿主-微生物界面。无菌小鼠的常规化改变肠道microRNA谱，微生物群相关microRNA可调控上皮和DC细胞因子产生。细菌胞外囊泡和宿主囊泡可能跨区室转移小RNA，但仍需进一步确凿证据。最有说服力的未来研究将结合囊泡追踪、靶位点突变和细胞特异性回补，而非仅依赖差异小RNA丰度。
**微生物代谢物作为底物、辅因子和酶调节剂**
微生物代谢物通过多种模式影响免疫：受体激活、改变宿主代谢、提供酶底物或辅因子、直接酶抑制或激活，以及免疫细胞酶的化学修饰。研究人员讨论以下代谢物的作用，并根据其不同作用机制进行解读。
乙酸是主要发酵产物和宿主乙酰辅酶A代谢的中心碳源，但其与染色质调控的关系不如丁酸直接。在神经元和小胶质细胞模型中，乙酸补充增加组蛋白乙酰化并减少炎症信号，支持乙酰辅酶A关联效应的生化合理性。因此，肠道微生物乙酸应被解读为乙酰化的代谢支持，而非细胞类型特异性肠道免疫回路的证据。对于肠道免疫调控，乙酸最好与受体信号和底物可利用性一起讨论，而直接HDAC抑制对丁酸和丙酸的支持更强。
丙酸和丁酸是另外两种强效微生物HDAC抑制剂。乙酸、丙酸和丁酸以不同亲和力激活FFAR2、FFAR3和HCAR2，并可进入细胞代谢。丁酸和丙酸在选定肠道区室达到的浓度下抑制HDACs，增加组蛋白乙酰化并改变巨噬细胞、树突状细胞和T细胞程序。丁酸促进外周Treg分化并抑制炎症巨噬细胞应答，但高暴露可抑制干细胞增殖。丙酸通过HDAC抑制抑制肠道γδ T细胞中IL-17产生，而DCs中FFAR2信号可支持屏障和抗肿瘤应答。这些效应是有条件的，疾病阶段、饮食、上皮消耗和受体表达决定增加SCFA是有益的。
宿主合成的一级胆汁酸被肠道微生物脱结合并转化为多样的二级胆汁酸池。微生物群衍生的胆汁酸代谢物提供了肠道代谢与免疫细胞命运之间的机制链接。特别是石胆酸（LCA）衍生代谢物在Th17/Treg轴上作用相反：3-oxoLCA和isoLCA主要通过抑制RORγt抑制Th17分化，而isoalloLCA通过增加线粒体活性氧和FOXP3表达促进Treg分化。这种Treg促进效应并非简单的抗炎信号。isoalloLCA通过Foxp3调控架构发挥作用，需要保守非编码序列3（CNS3）增强子；isoalloLCA随后增强NR4A1在Foxp3基因座的结合，促进许可性染色质状态和Foxp3转录。此外，12-酮石胆酸在实验性溃疡性结肠炎模型中抑制ILC3 IL-17A产生。该通路的表观遗传相关性主要在于其对Foxp3基因座可及性和稳定性的控制。独立证据表明，代谢重编程可通过Foxp3基因座DNA甲基化决定Th17与诱导性Treg命运：2-羟基戊二酸积累促进Foxp3超甲基化并抑制Foxp3转录。在此背景下，isoalloLCA可被视为一种从肠腔侧汇聚于同一表观遗传检查点的微生物代谢物。研究人员假设并非所有胆汁酸免疫效应都直接是表观遗传的。
色氨酸代谢物清楚地表明免疫效应不能归因于特定化学家族。吲哚可激活上皮细胞、淋巴细胞或巨噬细胞中的芳香烃受体（AhR）。例如，肿瘤相关巨噬细胞AhR激活抑制抗肿瘤免疫，而罗伊氏乳杆菌衍生的吲哚-3-醛通过AhR-CREB信号促进Tc1功能。吲哚-3-乳酸（ILA）通过DC IL-12和CD8+ T细胞染色质发挥作用，吲哚-3-丙酸（IPA）支持TCF1相关的干样CD8+ T细胞状态。这意味着相关研究需要定量特定分子、鉴定其合成通路并确定靶应答细胞。用缺乏单个吲哚生物合成通路的工程菌株定植，随后进行代谢物回补和细胞类型特异性受体扰动，可将特定代谢物与应答免疫细胞联系起来。平行染色质分析可评估由此产生的免疫应答是否伴随宿主调控景观的变化。
叶酸、甲硫氨酸、胆碱及相关一碳营养素影响DNA、组蛋白和RNA甲基转移酶的SAM可利用性。肠道微生物群可合成或消耗B族维生素并改变宿主一碳通量，但将确定微生物通路与特定免疫细胞甲基化事件联系起来的证据仍然有限。生物素可由肠道微生物合成并被哺乳动物细胞吸收，组蛋白生物素化已被提出作为一种调控过程。这些通路具有生物学合理性和饮食-微生物群互作的重要性，但若无同位素示踪、基因座分辨测量和相关宿主酶的扰动，不应赋予其因果表观遗传地位。
肌苷、肌醇磷酸盐、琥珀酸、乳酸、多胺和微生物鞘脂扩展了代谢 repertoire。肌苷在许可条件下通过A2A受体依赖性T细胞刺激增强免疫检查点治疗。肌醇三磷酸直接激活肠道上皮HDAC3。琥珀酸可通过SUCNR1信号并在积累时抑制α-酮戊二酸依赖酶，而乳酸可能影响组蛋白乳酰化。对于这些较新的酰化修饰，肠道微生物来源在体内因果控制免疫染色质的证据仍然有限。
**微生物表观遗传信号的细胞类型特异性解读**
细胞身份决定了哪些受体、转运体、代谢酶和染色质调节因子解读微生物信号。因此，同一代谢物可在相邻谱系中产生不同甚至相反的结果。下文讨论与共生菌或微生物代谢物相关的细胞特异性表观遗传机制。对于每种细胞类型，研究人员还区分直接因果机制与微生物群依赖关联或染色质步骤尚未解析的通路。代表性细胞特异性回路总结于图2。
**肠上皮细胞**
微生物线索汇聚于上皮HDAC活性。在常规定植小鼠中，Hdac3缺陷上皮细胞显示组蛋白乙酰化改变、抗菌基因表达受损、潘氏细胞丢失和屏障功能障碍；这些表型在GF小鼠中大部分被挽救。微生物植酸代谢产生肌醇三磷酸，激活HDAC3，对抗丁酸介导的生长抑制，并支持上皮增殖和修复。相反，丁酸可抑制HDAC活性，增加组蛋白乙酰化，并通过FOXO3依赖程序抑制增殖。丁酸还抑制肠道干细胞中HDAC3，增加Spry2启动子处H3K9乙酰化，并升高SPRY2表达，从而限制簇细胞分化和下游ILC2介导的2型免疫。类似地，IEC特异性缺失Hdac1和Hdac2导致杯状细胞和潘氏细胞丢失并破坏上皮屏障功能。总之，GF挽救和确定的肌醇三磷酸-HDAC3通路提供了微生物群依赖上皮染色质调控的直接证据。这种背景依赖性具有治疗意义。系统性HDAC抑制可能无法重现局部增加微生物HDAC抑制剂的效应，且任一干预都可能损害上皮修复。相反，微生物激活HDAC3在修复期间可能有益，但在HDAC3维持致病性转录的细胞状态中则不可取。
**巨噬细胞**
丁酸介导的HDAC抑制减少肠道巨噬细胞的炎症应答，有助于解释其耐受性稳态表型。在GF小鼠中，单核吞噬细胞尽管保留了PRR信号和NF-κB及IRF3的核转位，但未能表达一组炎症应答基因，与H3K4me3降低一致。一个直接m6A机制被提供：脆弱拟杆菌毒素（BFT）抑制FOXD3并降低METTL3转录，减少m6A依赖性YTHDF2对Itga5 mRNA的降解，并在结肠炎中促进炎症巨噬细胞状态。色氨酸衍生AhR配体驱动免疫抑制性肿瘤相关巨噬细胞状态，而微生物群依赖性STING信号将肿瘤单核细胞重编程为I型干扰素产生吞噬细胞。咪唑丙酸在人类队列中与动脉粥样硬化相关，并足以通过咪唑啉-1受体在易感小鼠中加速疾病。丁酸-HDAC和BFT-METTL3-ITGA5研究将微生物线索与巨噬细胞状态的确定调控步骤联系起来。相反，咪唑丙酸通路建立了一个上游炎症状态，但并非已证实的表观遗传机制。未来实验应将谱系追踪与转座酶可及染色质测序（ATAC-seq）或组蛋白谱分析配对，以确定哪些状态代表持久表观遗传编程而非瞬时激活。
**中性粒细胞**
共生菌产物影响中性粒细胞衰老和功能状态，但直接的微生物群-中性粒细胞染色质机制仍较不发达。中性粒细胞反而可作为代谢激活剂：髓过氧化物酶将微生物代谢物3-吲哚乙酸（3-IAA）转化为治疗增强性氧化还原信号。该通路连接微生物代谢物、中性粒细胞酶和治疗后果，但并未确立对中性粒细胞的初级表观遗传调控。因此，治疗后中性粒细胞基因表达变化可能下游于改变的肿瘤应激而非3-IAA的直接染色质作用。
**树突状细胞和T细胞**
共生微生物通过抗原呈递细胞和T细胞内在调控程序重塑T细胞免疫。微生物群调控的IECs和DCs中miR-10a调节IL-12/IL-23p40表达，从而影响Th1和Th17分化。二级胆汁酸异脱氧胆酸（isoDCA）降低DCs的免疫刺激特性并增加外周Treg分化。Foxp3依赖性Treg稳定性由Foxp3激活基因处的活性组蛋白标记和Foxp3沉默基因座的抑制性标记维持。SCFAs通过HDAC抑制和增加Foxp3启动子及保守非编码区组蛋白乙酰化支持Treg分化。微生物定植还诱导结肠Treg细胞中UHRF1，促进增殖和抑制性成熟；T细胞特异性缺失Uhrf1导致小鼠结肠炎。胆汁酸代谢物进一步调节外周和RORγt+ Treg群体。效应和记忆样状态同样具有可塑性。植物乳杆菌衍生的吲哚-3-乳酸增加DCs中Il12a增强子区域H3K27ac并支持IL-12依赖性CD8+ T细胞致敏，而吲哚-3-丙酸增加Tcf7超级增强子处H3K27乙酰化并支持祖耗竭CD8+ T细胞状态。这些研究为选定SCFA、UHRF1和吲哚依赖调控通路提供了直接或细胞限制性证据。因此，治疗目标不是简单地增加或减少一个谱系，而是在特定组织中稳定特定功能状态。
**iNKT细胞**
生命早期微生物暴露通过CXCL16轴和DNA甲基化调控组织iNKT积累。GF小鼠中iNKT细胞数量增加，仅在生命早期恢复微生物群可使这些水平恢复正常；成年定植不能重现这种挽救。脆弱拟杆菌鞘脂还通过抑制细胞增殖在新生儿发育期间负调控结肠iNKT积累。由此产生的状态影响后续炎症易感性。挽救的发育限制与分子标记同样重要，因为它表明微生物暴露在组织生态位建立时被记录。这些研究为确定的发育窗口提供了因果证据，并将微生物暴露与CXCL16相关DNA甲基化联系起来，而脆弱拟杆菌鞘脂提供了控制iNKT增殖的确定微生物信号。因此，预防策略可能需要在生命早期窗口内实施；靶向iNKT细胞的微生物组策略在成人中可能无效。
**新兴的微生物群-m6A表观转录轴**
RNA N6-甲基腺苷（m6A）主要由METTL3-METTL14写入复合物安装，由FTO或ALKBH5去除，并由YTH结构域及其他阅读蛋白识别。第四类调节因子称为抑制因子，在空间上限制m6A在原本合格位点的沉积。m6A控制RNA稳定性、翻译、剪接和定位。这一层不同于染色质记忆，但通过SAM可利用性与染色质代谢相连并协调免疫分化。
外显子连接复合物（EJC）是表征最充分的m6A抑制因子。EJC沉积在剪接mRNA外显子-外显子连接附近，包装相邻编码区并限制METTL3-METTL14复合物的可及性。核心EJC组分EIF4A3的耗竭增加METTL3结合和短内部外显子中的m6A沉积，而报告基因实验支持局部空间阻遏。一项相关研究发现，排除模型——即DRACH基序除非位于剪接连接约100个核苷酸内否则被甲基化——重现了大部分测量的m6A分布，并将外显子结构与mRNA稳定性联系起来。然而，EJC丢失仅部分解释HEK293T细胞或小鼠胚胎干细胞中外显子边界依赖性m6A抑制。关于微生物群-宿主研究，该机制为改变的m6A谱提供了替代解释：改变转录或剪接的微生物信号可重新分布EJC依赖性排除而不改变写入或擦除酶丰度。微生物线索调控EJC占据或EJC依赖性m6A排除的直接证据尚不可用。检验这一可能性需要配对分析确定上皮或免疫细胞中的剪接异构体、EJC结合和转录本特异性m6A。
微生物调控宿主m6A的证据可分为三个层次。第一层，微生物组与m6A修饰相关。第二层，微生物群落变化与宿主m6A变化相关。第三层，特定微生物分子通过确定机制改变特定转录本上的m6A。第三层为本框架中的直接微生物调控提供证据。当活性微生物分子、应答细胞或转录本水平机制尚未解析时，这些m6A变化仍为间接的。
最初的微生物群-m6A研究提供第一层证据。转录组范围分析显示小鼠微生物组与组织特异性宿主m6A模式相关。常规、改变和无菌群落的比较随后鉴定了盲肠（以及较小程度上肝脏）中微生物群敏感性m6A位点，影响代谢、炎症和抗菌通路。在GF小鼠中，METTL16表达及其靶标Mat2a甲基化均降低，而嗜黏蛋白阿克曼菌或植物乳杆菌单定植改变特定m6A修饰。这些比较确立不同微生物组状态与不同宿主m6A谱相关。然而，它们未鉴定负责这些变化的微生物分子、应答细胞或m6A依赖性免疫表型。单定植将关联缩小至微生物物种，但本身并未解析活性因子或因果RNA靶标。
第二层证据将可测量的群落变化与宿主m6A变化联系起来。抗生素诱导的菌群失调改变产生胆汁酸的群落、胆汁酸谱以及多个组织中的宿主转录组和m6A表观转录组。将菌群失调群落转移至GF小鼠支持微生物群依赖性效应，而胆汁酸处理改变人胶质母细胞瘤、结肠癌和肝癌细胞中m6A写入酶（METTL3和METTL14）表达。该研究通过将肠道微生物群扰动与候选代谢途径联系，超越了微生物组状态比较。然而，负责的微生物产生者、应答宿主细胞和功能性m6A修饰转录本仍未解析。最近一项代谢研究提供了进一步第二层例子。短期和长期高脂喂养改变肠道群落并增加白色脂肪组织中mRNA m6A。给予群落相关代谢物尿黑酸增加Ehmt2上m6A并降低EHMT2蛋白表达和H3K9me2水平，从而损害代谢控制。然而，尿黑酸的微生物来源、应答脂肪细胞以及连接代谢物至Ehmt2的m6A写入、擦除或阅读蛋白尚未确定。因此，最好将其解读为群落变化相关m6A机制而非完全确定的微生物分子至转录本通路。
其他微生物暴露研究在缺失活性微生物分子或转录本特异性机制时也仍处于第二层。LPS依赖性炎症信号在巨噬细胞中通过NOD1-RIPK2和MAPK-NF-κB通路受METTL3和YTHDF2修饰，但这些发现本身并未表明LPS改变确定转录本上的m6A。产肠毒素大肠杆菌诱导FOXO6-METTL3-m6A-GPR161上皮防御回路，但负责的细菌分子仍未知。胞内具核梭杆菌通过METTL3/m6A/YTHDF1/C-MYC信号轴促进食管鳞状细胞癌进展。该研究阐明了宿主写入-阅读-靶标通路，但触发该通路的细菌分子尚未鉴定。
第三层证据较为有限但正在出现。产肠毒素脆弱拟杆菌提供了一个疾病相关例子。其分泌毒素BFT在炎症巨噬细胞中抑制FOXD3并降低METTL3转录，从而减少m6A依赖性YTHDF2对Itga5 mRNA的降解并促进结肠炎。细菌Bft基因缺失和ITGA5药理学靶向连接了微生物分子、应答细胞、RNA靶标和疾病表型。在结核分枝杆菌感染期间，分泌抗原EsxB破坏巨噬细胞中TAB1-p38信号和METTL14磷酸化。这减少Nox2 mRNA上m6A，限制其与IGF2BP1的关联，降低ROS产生并增加细菌存活。LPS诱导巨噬细胞中METTL3依赖性m6A在Spry1 mRNA上。IGF2BP2识别修饰转录本，增加其稳定性并促进NF-κB依赖性炎症表型。在橘小实蝇中，霍氏肠杆菌衍生甲硫氨酸在抗生素处理后恢复SAM关联RNA m6A，而METTL3/METTL14依赖性胰岛素受体m6A修饰连接微生物代谢物与卵巢发育和繁殖力。
反向方向应与这三个层次分开评估。T细胞缺失Mettl14导致Treg功能缺陷和微生物群依赖性自发性结肠炎，可通过抗生素治疗减轻。METTL14还维持结肠上皮存活和干细胞架构，而YTHDF1支持肠道抗菌应答中TRAF6翻译。这些研究表明宿主m6A机器改变对微生物暴露的屏障和免疫应答，但并未证明m6A重塑微生物群落。最近一项肝脏特异性Mettl14敲除研究将m6A依赖性Cyp7a1和胆汁酸稳态控制改变与粪便微生物群组成变化联系起来，但尚不清楚该特定通路是否参与免疫应答。在相同确定微生物群落定植的不同免疫细胞类型中条件性敲除特定m6A调节因子的小鼠，并进行纵向微生物组成监测，可帮助确定免疫细胞m6A调控是否塑造微生物群。
除mRNA m6A修饰外，哺乳动物rRNA在核糖体中携带两个位点特异性m6A标记：METTL5在18S rRNA的A1832安装m6A，而ZCCHC4在28S rRNA的A4220催化m6A。rRNA m6A可调节核糖体功能、核糖体亚基行为和转录本或密码子偏向性翻译。近期研究显示这些rRNA m6A写入酶与免疫调控和癌症的相关性。METTL5介导的18S rRNA m6A抑制Cxcl16 mRNA翻译，限制CXCR6+CD8+ T细胞募集，并降低肝内胆管癌对PD-1阻断的应答。在卵巢癌中，肿瘤内在METTL5维持ATF4翻译和SLC7A11/SLC3A2铁死亡缓冲程序，从而降低对T细胞诱导铁死亡的敏感性。ZCCHC4已在肝细胞癌、结直肠癌和胶质瘤小鼠模型中与肿瘤进展相关。迄今为止，直接的微生物群-METTL5/ZCCHC4-rRNA m6A-免疫回路尚未被证明。因此，这应被框定为微生物群-RNA m6A轴中的重要机制空白。
证据层次还定义了转化的要求。需要细胞限制性递送、转录本水平靶标参与和微生物功能配对测量，以区分相关细胞类型中的直接微生物m6A机制。三个证据层次、宿主至微生物群方向及其转化检查点概述于图3。代表性微生物群-表观基因组-免疫回路，包括微生物线索、宿主调控层、应答细胞和免疫后果，总结于表1。
微生物表观转录组代表与宿主m6A调控相关但概念上不同的层次。细菌和古菌RNA含有多样修饰，在tRNA和rRNA中表征最充分，而微生物mRNA修饰仍解析不足。其中一些标记也影响宿主感知；例如，大肠杆菌tRNA中TrmH依赖性Gm18抑制TLR7介导的IFN-α应答。最近，低输入多重甲基化测序（LIME-seq）证明微生物组来源血浆游离RNA的修饰谱反映微生物活性，可支持早期结直肠癌检测。这些微生物标记由微生物酶安装在微生物RNA上，不应与宿主mRNA m6A混为一谈。其在宿主免疫中的更广泛作用仍有待确定。
尽管有这些进展，当前大部分证据将微生物群落变化与宿主m6A谱联系起来，而未鉴定负责的微生物分子、特定应答细胞类型或功能性RNA靶标。确定代谢物的研究提供更多机制细节，但来自肿瘤细胞的证据并未在哺乳动物免疫细胞中建立等效机制。相反，宿主m6A调节因子的免疫功能本身并未证明微生物对m6A的调控或对微生物群落的反馈。微生物暴露与宿主rRNA m6A之间的直接联系也仍未解析。除m6A外，微生物改变其他宿主RNA修饰或这些修饰反过来塑造微生物群落的证据仍然稀少。未来研究应优先将确定微生物分子与确定宿主细胞类型中鉴定RNA靶标上的特定RNA修饰联系起来，并检验该修饰是否为免疫表型所必需。宿主RNA修饰对微生物组成和功能的反向效应也需要直接实验验证。在微生物群-表观转录组关联能够指导基于机制的干预之前，建立这些因果联系至关重要。
**疾病中的微生物-表观基因组-免疫回路**
微生物群-表观基因组串扰的病理后果源于宿主易感性、组织损伤、微生物功能和免疫激活之间的相互作用。在炎症性肠病、癌症和系统性炎症性疾病中，这些过程可重塑微生物生态位以及上皮和免疫细胞的调控状态。这些关系是双向的（图4）。在一个方向上，微生物因子改变上皮和免疫细胞中的染色质或RNA调控；在另一个方向上，由此产生的宿主程序改变抗菌防御、黏液、屏障完整性、免疫选择和支持微生物生长的代谢条件。
在稳态条件下，这些回路通常是稳定且空间受限的。微生物群衍生的肌醇-1,4,5-三磷酸（IP3）激活上皮HDAC3，而上皮HDAC3维持潘氏细胞、抗菌基因表达和屏障功能；因此Hdac3缺失改变宿主应答和共生群落。共生菌暴露还诱导上皮调控元件处局部TET2/3依赖性DNA甲基化，微生物定植促进结肠Treg细胞UHRF1依赖性增殖和成熟。SCFAs提供平行途径。丁酸促进Foxp3基因座组蛋白乙酰化和Treg分化，而微生物群激活的上皮PPARγ信号维持β-氧化并限制兼性肠杆菌科的氧气和硝酸盐可利用性。
在炎症性肠病中，同一架构可变得自我强化。丁酸产生菌耗竭削弱上皮代谢控制，而炎症产生氧气和硝酸盐有利于兼性致病共生菌；宿主衍生硝酸盐直接支持炎症肠道中大肠杆菌扩增。急性结肠炎期间微生物暴露产生比稳态定植更广泛的DNA甲基化和染色质可及性变化，而上皮缺失Tet2/3破坏分泌谱系分化、改变微生物群并增加炎症易感性。微生物群敏感性HDAC3、Treg程序、ILC3胆汁酸应答和γδ T细胞细胞因子调控提供额外的表观遗传或转录链接。然而，患者菌群失调具有异质性，粪便代谢物水平降低既不能鉴定应答细胞也不能确定回路哪一臂首先改变。
背景也可逆转微生物信号的效应。在完整结肠中，分化结肠细胞消耗丁酸并限制其进入隐窝干细胞和祖细胞。黏膜损伤后，丁酸到达这些细胞，通过FOXO3依赖程序抑制增殖并延迟修复过程。因此，同一代谢物在稳态中可支持免疫耐受和上皮代谢，但在组织架构丢失时阻碍再生。
宿主基因型可决定微生物暴露是否成为疾病。在Tet2缺陷小鼠中，屏障功能障碍、细菌易位和IL-6驱动白血病性骨髓增殖；抗生素治疗或GF条件预防或逆转这些表型。该模型说明涉及表观遗传酶的基因-环境协同。然而，微生物信号通过炎症而非直接修饰TET2发挥作用。因此，这是由表观遗传病变条件化的疾病回路而非直接微生物-表观遗传反馈回路。在将小鼠机制转化为遗传多样性患者时，这种区分很重要。
在癌症中双向性更难确立。人类肿瘤含有低生物量、肿瘤类型特异性胞内细菌，空间谱分析显示细菌生态位与改变的血管、免疫、增殖和DNA修复状态相关。肠道微生物还可代谢致癌物并改变小鼠远端膀胱肿瘤发展。这些观察将微生物群作用扩展到肠道炎症之外，但它们本身并未确立肿瘤调控状态反馈至微生物功能。在研究低生物量肿瘤微生物组时，污染控制、空间验证和双向扰动尤为重要。
系统性炎症性疾病显示回路一臂如何跨器官。肠源性免疫细胞可迁移至关节炎滑膜和发炎皮肤，而在实验性动脉粥样硬化中，微生物代谢物咪唑丙酸通过髓系细胞受体驱动先天和适应性炎症。这些例子支持器官间通讯但也揭示一个局限。循环代谢物或迁移免疫细胞可改变疾病而不直接重编程靶细胞或组织中的染色质。表观遗传解读最好保留给测量和扰动调控层本身的研究。
肠-肺轴将这一问题扩展到肠道疾病之外。在过敏性哮喘中，布拉氏酵母菌在小鼠中改善气道炎症同时以METTL3/m6A依赖性框架恢复肠道微生物和代谢稳态。人类遗传分析进一步提示METTL14、肠道微生物群和间质性肺病之间的联系，以及可能的微生物群-铁死亡-慢性阻塞性肺疾病（COPD）轴。这些发现拓宽了微生物群-m6A互作的疾病背景，尽管遗传关联和多组分微生物干预尚未表明改变的肺调控状态重塑肠道微生物功能。
微生物群还改变治疗效果和毒性，创造临床相关反馈问题。在黑色素瘤中，两项独立临床试验显示应答者来源粪便微生物移植（FMT）联合抗PD-1治疗可行并在部分难治性患者中产生临床获益。较高膳食纤维而非未选择益生菌使用与前瞻性队列中更好的检查点阻断结果相关并有支持性小鼠实验。微生物群依赖性CD4+ T细胞激活也可促进CTLA-4阻断诱导的结肠炎。机制研究鉴定了克服耐药的若干途径，包括肌苷刺激、STING依赖性单核细胞编程、PD-L2-RGMb阻断、IPA驱动T细胞干性和肠道至肿瘤树突状细胞迁移。这些机制不可互换。缺乏一种代谢物微生物通路的患者仍可通过另一途径应答，而增加一种通路可能抵消另一通路。因此，功能分层应综合考虑宏基因组基因、代谢物暴露、宿主受体表达和细胞状态生物标志物。
**迈向机制指导的微生物群治疗**
微生物群导向治疗已进入炎症性疾病和癌症的临床测试，但临床应答仍难以预测。粪便微生物移植可在部分溃疡性结肠炎患者中诱导缓解，并可在部分难治性黑色素瘤患者中恢复对抗PD-1治疗的敏感性。饮食也改变人类免疫和微生物组状态，较高膳食纤维摄入与黑色素瘤中改善的检查点阻断结果相关。这些观察支持肠道微生物群的治疗潜力，但也警告不要将微生物操作视为普遍有益的辅助治疗。阴性试验可能反映植入失败、患者选择错误、代谢物暴露不足、相关宿主受体缺失或未测量的拮抗通路。因此，临床疗效应与预期微生物扰动达到所研究宿主调控层的证据一起解读。
精准微生物组干预可与机制解析水平匹配。确定菌群提供可追踪菌株和标准化剂量：微生物生态系统治疗4（MET4）与免疫检查点抑制剂联合在晚期实体瘤患者中可行；15种细菌的确定菌群（RCom）在小鼠肺癌模型中增强抗PD-1免疫治疗疗效。工程菌株或群落可在选定环境中递送确定有效载荷，如产生STING激动剂的SYNB1891所示。当活性介质已知时，靶向代谢物如3-IAA或IPA提供比群落转变更直接的调控效应。或者，膳食底物可原位促进代谢物产生；燕麦β-葡聚糖增加丁酸和IPA并通过微生物和免疫途径增强抗PD-1活性。这些策略为与免疫检查点抑制剂（ICBs）的联合治疗提供潜在方法。相反，与染色质或m6A导向药物的联合在很大程度上尚未测试，应以细胞特异性靶标参与为指导以避免破坏屏障或免疫稳态。
在这些干预类别中，治疗分层应从单纯分类学转向微生物功能和宿主靶标参与。分类学生物标志物仍是有用的生态指标，但除非活性功能保守，否则不太可能跨地理、饮食和治疗便携。更具信息性的生物标志物集将微生物基因或通路与代谢物或配体、宿主受体或调控酶以及细胞类型特异性药效学状态联系起来。对于FMT和确定菌群，这意味着测量供体菌株植入、微生物基因携带、代谢物产生和时间稳定性。对于饮食干预，底物摄入应与宏基因组和代谢组证据配对，证明预期通路被激活。对于工程微生物，相关输出是治疗分子在预期区室的受控递送，而非仅定植。
宿主调控靶标参与对于染色质和m6A导向机制尤为重要。对于染色质相关干预，有用的读数可能包括细胞类型特异性组蛋白乙酰化、DNA甲基化、染色质可及性或增强子活性。对于m6A相关机制，全局m6A丰度不太可能足够。更具信息性的证据是相关细胞类型中转录本水平m6A重塑，连同写入、擦除或阅读蛋白参与以及RNA稳定性、翻译或免疫表型的下游变化。这种区分很重要，因为同一调控机器可在不同谱系中产生相反效应：METTL3支持树突状细胞激活，YTHDF1可限制肿瘤抗原交叉呈递，而METTL14为T细胞稳态和屏障耐受所必需。因此，试验应尽可能包括药效学采样，使用黏膜活检、血液免疫分析、肿瘤组织、类器官或离体刺激实验，而非仅从粪便组成推断宿主参与。
治疗窗口和空间暴露也限制微生物群导向干预。许多微生物产物是多效性的，因为它们通过多种受体、转运体和酶起作用。SCFAs、胆汁酸和吲哚可影响上皮细胞、髓系细胞、淋巴细胞和肿瘤细胞，有时根据浓度、组织定位和疾病状态产生相反方向的作用。代谢物的系统性递送可能无法重现黏液相关细菌、上皮生态位或肿瘤驻留菌株创造的暴露。类似地，微生物HDAC抑制、微生物HDAC3激活和药理学HDAC抑制不应被视为可互换的干预。因此，递送平台，包括封装代谢物、基于底物的微生物产生、确定菌群和工程细菌，应评估剂量控制、区室特异性、脱靶免疫激活、脱落、水平基因转移和可逆性。当微生物扰动、代谢物暴露、宿主靶标参与和临床结果在同一框架内测量时，未来试验将最具信息性。
**展望**
微生物群通过抗原、结构配体和代谢物调控免疫，但这些信号没有固定含义。其效应取决于空间暴露、细胞身份、宿主状态和参与的调控层。染色质和RNA m6A系统帮助将微生物输入转化为免疫细胞状态，而同一宿主调控机器可重塑屏障生态和微生物选择。双向微生物群-调控反馈最好通过纵向扰动和挽救而非仅横断面关联来检验。当治疗研究按微生物功能和宿主靶标参与对患者分层时，将更具信息性。将微生物基因或分子与确定宿主酶、转录本或染色质基因座、免疫细胞转变和组织表型联系起来的研究将对可重复干预最有用。这一标准对m6A靶向策略尤为重要，因为同一写入或阅读蛋白可在一种细胞类型中支持修复而在另一种中支持病理性免疫。
