《Journal of the Egyptian National Cancer Institute》:The non-bacterial oncobiome: the role of the mycobiome and virome in tumor plasticity
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肿瘤可塑性是指恶性细胞发生可逆性表型转换的能力,是谱系偏移和治疗抵抗的基础性驱动因素。尽管细菌微生物组已被公认为肿瘤微环境(TME)的重要调节因子,但由真菌组和病毒组构成的非细菌性肿瘤微生物组,代表了细胞适应性研究中一个关键但尚未被充分探索的前沿领域。本综述综
肿瘤可塑性是指恶性细胞发生可逆性表型转换的能力,是谱系偏移和治疗抵抗的基础性驱动因素。尽管细菌微生物组已被公认为肿瘤微环境(TME)的重要调节因子,但由真菌组和病毒组构成的非细菌性肿瘤微生物组,代表了细胞适应性研究中一个关键但尚未被充分探索的前沿领域。本综述综合了当前关于真菌和病毒组分促进肿瘤可塑性的机制性证据,并刻画了促进宿主细胞重编程的分子串扰。研究人员对PubMed、Scopus和Web of Science中2020—2026年收录的文献进行了结构化叙述性综合,重点关注ITS测序、宏基因组下一代测序(mNGS)以及单细胞网络分析等高通量研究。研究人员特别评估了有关宿主模式识别受体激活及其后续对谱系决定标志物转录重构的证据。新出现的数据表明,真菌失衡,尤其是涉及Candida和Malassezia属的失衡,可触发Dectin-1/STAT3信号轴,这是诱导上皮-间质转化(EMT)的已知机制。与此同时,病毒组从整合型致癌病毒到再激活的内源性逆转录病毒(ERVs),均显示可劫持Wnt/β-catenin通路,强化一种祖细胞样干性状态。这种跨界协同促进了免疫排斥性生态位的形成,从而有效保护可塑性亚群免受细胞毒性应激和靶向治疗的清除。非细菌性肿瘤微生物组提供了降低表型转换阈值所必需的基因组驱动力与炎症信号线索。本综述强调,通过生态学靶向治疗稳定肿瘤微环境生态系统,可能是克服耐药并改善难治性癌症临床结局的前提条件。
Introduction: redefining the oncobiome
论文开篇指出,传统癌症微生物组研究长期聚焦于细菌成分,而对真菌组和病毒组这两类非细菌性成员关注不足。作者将其纳入“肿瘤微生物组(oncobiome)”的扩展框架,强调这些微生物并非被动旁观者,而是肿瘤可塑性的积极塑造者。文中认为,肿瘤可塑性本质上是癌细胞在治疗压力、免疫监视和远处定植需求下发生可逆性表型转换的能力,与治疗逃逸密切相关。相比相对静态的宿主基因组,微生物生态具有动态性,真菌多样性变化或病毒再激活均可向邻近癌细胞发出信号,诱导其由上皮状态向间质状态或干样状态转变。
作者进一步概述了非细菌性肿瘤微生物组的两大核心组成。其一,真菌组虽在人体微生物总生物量中占比较低,但可通过细胞壁相关病原体相关分子模式与宿主Dectin-1等受体结合,激活STAT3等通路,促进肿瘤干性、存活与耐药;同时,真菌分泌代谢物还可能通过表观遗传重塑改变宿主基因表达。其二,病毒组既包括经典外源性致癌病毒,如人乳头瘤病毒(HPV)和Epstein-Barr病毒(EBV),也包括可在肿瘤应激微环境中再激活的内源性逆转录病毒(ERVs),其潜在作用涉及Wnt/β-catenin等发育通路的重编程。作者同时保持审慎,指出当前仍存在“微生物驱动肿瘤可塑性”与“肿瘤可塑性塑造适宜微生物定植生态位”之间的因果争议。
在研究设计方面,本文基于PubMed、Scopus和Web of Science数据库中2020年1月至2026年1月的文献进行结构化叙述性综合,纳入重点包括高通量测序、空间转录组学以及非细菌微生物信号调控宿主细胞命运的机制研究。作者明确提出四个主题目标:识别与肿瘤可塑性相关的真菌和病毒特征;解析通过宿主受体触发EMT的分子串扰机制;阐明SOX2等干性调控因子的转录重构;讨论调控真菌组/病毒组以增强治疗敏感性的潜在策略。
Fungal pathogenesis and the induction of lineage plasticity
该部分聚焦真菌介导的谱系可塑性诱导机制。作者指出,近年来空间转录组学和高灵敏度测序结果已证实真菌不仅存在于肠道或黏膜表面,还可定位于胰腺、肺、乳腺等实体瘤的间质空间内,提示其与肿瘤细胞存在直接生态关联。真菌失衡通常表现为Candida、Malassezia和Aspergillus等属的异常扩增。与细菌常通过短链脂肪酸与宿主互作不同,真菌富含β-葡聚糖、甘露聚糖等细胞壁成分,能够持续向肿瘤周围组织提供炎症性刺激。
作者重点讨论了Dectin-1/STAT3信号轴在真菌促进EMT中的作用,认为这是一个有说服力但具有组织和情境依赖性的机制。在胰腺导管腺癌中,Malassezia驱动的Dectin-1信号被视为促进间质表型的重要机制;但在某些皮肤恶性肿瘤中,Dectin-1激活则可能增强抗肿瘤免疫,说明该轴的效应受局部细胞因子环境与真菌种属构成显著调控,而非普遍适用的统一驱动因素。文中据此将真菌与间质化联系起来,但避免将其绝对化。
除受体信号外,作者还强调真菌分泌组在代谢串扰中的作用。Candida属可产生乙醛和活性氧(ROS),长期暴露于ROS可诱导氧化应激、基因组不稳定及Nrf2等应激反应通路活化,从而促使细胞进入更具干性和耐药性的状态。某些细胞裂解性肽毒素还可激活MAPK/ERK通路,这一通路是细胞增殖、生存及靶向治疗耐药的重要枢纽。文中还以Malassezia globosa在胰腺导管腺癌中的作用为例,指出真菌可由肠腔迁移至胰管,在肿瘤内激活补体级联反应,特别是C3及其下游C3a-C3aR信号,从而促进肿瘤细胞增殖和细胞重塑。总体而言,作者认为真菌并非通过单一突变驱动肿瘤进展,而是通过慢性低度炎症和宿主发育通路劫持,降低癌细胞发生表型转换的阈值。
Viral integration and the hijacking of host lineage
该部分讨论病毒组如何通过更直接的遗传和转录调控方式影响肿瘤谱系命运。作者指出,与真菌主要依赖外源受体信号不同,病毒组更倾向于通过整合宿主基因组、再激活古老逆转录元件以及扰动细菌生态来产生影响。病毒组并非单一实体,而是由外源性致癌病毒、噬菌体及内源性逆转录元件构成的多层次生态系统。
作者首先强调外源性致癌病毒证据最为成熟。例如HPV-16/18和EBV具有明确的基因组整合和致癌潜力,其中HPV E6/E7癌蛋白可降解p53和Rb等抑癌因子,直接导致基因组不稳定及表型偏移。病毒DNA整合往往发生在染色质开放、转录活跃区域;若整合位点邻近MYC等原癌基因,病毒启动子可驱动其持续表达,使细胞维持祖细胞样或干细胞样状态。作者同时指出,并非所有整合事件都导致干性增强,其效应具有整合位点依赖性。
关于内源性逆转录病毒,文章认为其在缺氧和氧化应激显著的肿瘤微环境中,可能因DNA甲基化抑制解除而被再激活。随后产生的病毒样RNA和蛋白可引发I型干扰素(IFN)反应。作者特别指出,慢性低水平IFN信号在癌症中可能表现出悖论效应,不仅不能清除肿瘤,反而可能推动细胞向间质样状态转化,并提高PD-L1等免疫检查点分子表达,从而帮助可塑性肿瘤细胞逃避免疫清除。不过,对于ERVs是否在多种肿瘤中稳定、直接地劫持Wnt/β-catenin通路,文中保持谨慎,认为这仍是需要功能学验证的假说模型。
文中还讨论了噬菌体在肿瘤可塑性中的间接作用。噬菌体可通过裂解瘤内细菌释放病原体相关分子模式和DNA,继而激活癌细胞中的cGAS-STING通路。虽然STING本身是免疫治疗靶点,但其慢性激活也可能促成癌细胞分泌表型,推动细胞因子释放、自我重塑及侵袭。综上,作者提出病毒组为肿瘤演化提供“基因组动量”,通过增加肿瘤细胞群异质性,为治疗后幸存亚群的再生提供基础。
Kingdom cross-talk—synergy and the total oncobiome
在这一部分,作者将分析从单一微生物门类提升至跨界互作层面,提出“总体肿瘤微生物组(total oncobiome)”概念。文中认为,实体瘤内部并非简单存在独立的真菌、细菌或病毒,而是可能形成复杂互作网络,例如真菌菌丝表面附着细菌生物膜,同时又受到噬菌体和宿主免疫细胞的共同影响。这种跨界互作可能构成复杂信号网,进一步降低宿主细胞重编程阈值。
作者提出的模型认为,真菌与病毒来源的病原体相关分子模式可协同促进免疫排斥性生态位形成。Candida albicans等真菌可能为细菌提供物理支架,帮助其逃避免疫细胞和抗菌药物;而细菌产生的代谢物又可能诱导真菌由酵母态向菌丝态转变,增强组织侵袭性和促可塑性细胞因子释放。尽管这些机制在不同肿瘤类型中的普遍性尚未完全确立,但作者据此强调,多界生物膜和代谢回路可能共同塑造有利于肿瘤可塑性维持的微生态屏障。
文中还讨论,某些病毒感染可能使宿主细胞对真菌配体更敏感,从而降低Dectin-1或Toll样受体(TLR)激活阈值,加速向间质状态转移。在这一综合模型中,真菌β-葡聚糖介导的炎症刺激与病毒相关慢性IFN信号可能共同造成T细胞耗竭,并伴随PD-1、LAG-3等抑制性分子上调;同时,真菌相关炎症还可能募集髓源性抑制细胞,形成对可塑性癌细胞的免疫庇护。作者借此解释为何某些肿瘤可在治疗中发生谱系转换,例如肺腺癌向小细胞样神经内分泌表型偏移以逃避酪氨酸激酶抑制剂(TKI)治疗。
此外,作者提出,真菌与快速增殖的可塑性癌细胞均偏好糖酵解代谢,乳酸积累导致微环境酸化,而病毒编码微小RNA与真菌次级代谢物则可能共同充当表观遗传调节因子,促进SOX2、NANOG和OCT4等干性主调控因子可及性增加。基于这一认识,作者认为若肿瘤可塑性由真菌-病毒-细菌轴共同驱动,则仅靶向单一微生物界别的策略可能适得其反。
Biomarkers, therapeutics, and future frontiers
该部分从临床转化角度讨论生物标志物和治疗策略。作者指出,从细菌中心视角转向多界总肿瘤微生物组模型,不仅是概念更新,也意味着难治性癌症诊疗范式的改变。如果肿瘤可塑性本质上是生态驱动过程,那么临床工具箱就应扩展至微生物诊断和生态调节干预。
在标志物方面,作者提出可构建多界生物标志物面板,包括:真菌组评分,如Candida与Saccharomyces比值,作为EMT早期预警指标;病毒载量和整合图谱,用于检测循环病毒DNA或再激活ERVs,并与SOX2等干性标志物关联;以及循环微生物代谢物,用作肿瘤状态变化的表观遗传指示信号。作者认为,整合这些信息有望识别易发生谱系转换的患者,并支持更主动的治疗分层。
在治疗层面,文章提出“生态学靶向治疗(ETT)”概念,即同时调控真菌、病毒和细菌,以稳定肿瘤生态系统并抑制可塑性。作者强调,这一框架目前仍属高度概念化,尚未具备临床推荐依据。现有支持主要来自少量前临床证据,例如在胰腺癌小鼠模型中,两性霉素B或氟康唑清除肿瘤内真菌可减缓肿瘤进展,并增强吉西他滨疗效;某些噬菌体治疗也显示出削弱促瘤细菌生态位、提高化疗敏感性的潜力。然而,作者明确指出该策略存在重要障碍,包括抗真菌药物的代谢负担、广谱抗微生物干预导致生态真空、继发真菌暴发,以及肠道或皮肤共生群落破坏所致的严重失衡和免疫损害。因此,未来方向应从广谱清除转向精准生态调节,例如工程化噬菌体或靶向特异性真菌-宿主受体的小分子抑制剂,如Dectin-1拮抗剂。
Critical perspectives: causality, technical limitations, and the road to validation
作者在此部分系统讨论当前领域面临的关键挑战。首先是低生物量检测和“kitome”污染问题。由于真菌和病毒在肿瘤组织中的丰度往往不足总微生物生物量的1%,因此无论是宏基因组下一代测序还是ITS分析,都容易受到试剂和实验环境中痕量真菌DNA污染的干扰。再加上非细菌DNA提取流程和生物信息学分析管线尚未标准化,不同研究之间结果变异较大,难以可靠地区分真正定植且具有转录活性的肿瘤微生物成员与短暂过客或环境污染物。
其次,作者提出反向因果问题是基础性科学障碍。即究竟是微生物失衡驱动肿瘤细胞表型转换,还是缺氧、坏死、乳酸富集等肿瘤微环境特征先形成适于机会性真菌和病毒栖居的生态位。作者倾向于认为二者更可能构成双向反馈环:初始微生物信号为细胞命运转变提供诱导,而发生表型转换后的肿瘤又进一步重塑微环境,维持多界生物膜和持续炎症状态。这使“原因”与“结果”的界限更为复杂。
最后,作者指出不同微生物类群的证据成熟度并不一致。外源性致癌病毒由于具有清晰的基因整合和癌蛋白机制,证据最为稳固;相比之下,真菌和噬菌体的作用更多体现为间接的炎症信号放大或生态效应。与此同时,部分真菌组分如β-葡聚糖在不同背景下还可能增强抗肿瘤免疫,而非促进肿瘤进展;古老ERVs和跨界协同模型也仍多停留在推测层面。因此,该领域下一步必须从相关性绘图转向因果性验证,通过计算网络分析与湿实验功能研究的交叉验证,识别真正可操作的耐药驱动微生物特征。
Conclusion
结论部分强调,将真菌组和病毒组纳入肿瘤可塑性研究后,肿瘤为何能够持续“移动靶点化”的机制图景变得更加完整。作者认为,未来肿瘤治疗理念应从单纯“搜索并摧毁”癌细胞,转向“稳定并增敏”肿瘤生态系统。尽管生态学靶向治疗(ETT)为冻结肿瘤可塑性提供了具有吸引力的概念路径,但在进入临床实践前仍需大量验证,以权衡系统性微生物失衡的复杂风险。总体而言,本文的核心贡献在于提出:非细菌性肿瘤微生物组可能通过炎症刺激、基因组重编程和跨界生态协同,共同降低癌细胞表型转换阈值,从而成为难治性癌症耐药和复发的重要背景因素。