《Advanced Gut & Microbiome Research》：Emerging Interactions Between Noncoding RNAs, the Microbiome, and Epitranscriptomic Regulation in Cancer
宿主非编码RNA（ncRNAs）与肿瘤相关微生物组之间的相互作用代表了癌症生物学中一个新兴的调控轴。尽管各自领域已有进展，但整合ncRNA生物学、微生物肿瘤学与表观转录组调控的统一机制框架尚缺失。本综述综合了当前证据，批判性地评估了方法学局限性，并确定了该跨学科领域的优先研究方向。关键发现：微小RNA（miRNAs）、长链非编码RNA（lncRNAs）和环状RNA（circRNAs）与致癌微生物——包括幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）、具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）、EB病毒（EBV）、人乳头瘤病毒（HPV）和乙型肝炎病毒（HBV）——通过毒力因子信号、病毒编码的ncRNAs和代谢物介导的表观遗传机制进行双向串扰。反之，宿主ncRNAs通过调节先天免疫、上皮屏障完整性和细胞外囊泡（EV）介导的通讯来调控瘤内微生物生态系统。N6-甲基腺苷（m6A）修饰——由METTL3-METTL14写入器安装、FTO/ALKBH5擦除器去除、YTHDF/IGF2BP读取器解释——调控ncRNA的生物发生和稳定性，构成了一个与ncRNA和微生物组依赖性致癌通路相交织的额外调控层。结论：提出一个整合假设，即ncRNAs、瘤内微生物组和表观转录组m6A调控可能形成一个功能上相互依赖的致癌网络。尽管所有三个轴在同一肿瘤模型中同时发挥作用的直接证据仍然有限，但该框架对生物标志物发现和联合治疗策略具有潜在意义，并确定了机制和临床验证研究的优先方向。
论文主体部分总结如下：
**1. 引言**
癌症仍为全球主要健康负担，2022年估计新发病例2000万例，死亡近1000万例。肿瘤生物学进展已将癌症概念从细胞自主性遗传疾病转变为包含基质、免疫和微生物成分的复杂生态系统。大规模宏基因组研究揭示了多种癌症类型中独特的瘤内微生物特征，证实肿瘤微生物组是真实存在的生物实体而非污染物。本综述中，“肠道微生物组”指宿主胃肠道内的全部微生物群落；“肿瘤相关微生物组”包括与肿瘤组织相关的所有微生物群落；“瘤内微生物组”特指肿瘤细胞或肿瘤实质内检测到的微生物。这些区分至关重要，因为针对肠道微生物组与瘤内细菌的研究涉及不同生物学问题和方法学。同时，非编码RNA（ncRNAs）已成为基因表达不可或缺的调控因子，包括miRNAs（19-24 nt）、lncRNAs（>200 nt）和circRNAs，共同调控转录、转录后和表观遗传过程。第三层调控——表观转录组学——近期受到关注。N6-甲基腺苷（m6A）是真核RNA最普遍的内部修饰，由METTL3-METTL14-WTAP写入器复合体动态安装，由FTO和ALKBH5擦除器蛋白去除，由YTHDF家族和IGF2BP读取器蛋白解读。该修饰调控RNA剪接、输出、稳定性和翻译效率，其失调在多种癌症中均有记录。关键地，m6A可直接调控ncRNA生物发生：METTL3依赖的m6A标记在pri-miRNA发夹结构上增强DGCR8-Drosha微处理器结合，直接连接表观转录组与oncomiR景观。尽管各领域均有进展，其机制整合仍不完整。本综述通过综合ncRNA-微生物组双向相互作用的机制证据，整合m6A表观转录组调控的贡献，批判性评估方法学局限性，并提出未来整合研究的概念框架。新颖性在于将m6A表观转录组调控定位为ncRNA-微生物组-癌症调控三元组中功能活跃的第三轴，而非被动旁观者。
**1.1. 文献检索策略**
本文为叙述性综述，通过系统检索PubMed/MEDLINE、Scopus和Web of Science数据库，覆盖2010年1月至2025年3月发表文献，重点为2018年之后文章。检索词包括“非编码RNA”、“miRNA”、“lncRNA”、“circRNA”、“肿瘤微生物组”、“瘤内微生物组”、“肠道微生物组”、“m6A”、“N6-甲基腺苷”、“表观转录组学”、“METTL3”、“FTO”、“癌症”和“肿瘤发生”。额外参考文献通过手动筛选参考文献识别。研究选择基于对拟议调控框架的机制相关性和方法学严谨性。排除纯描述性流行病学研究、会议摘要和非同行评审来源。由于是叙述性综述，不声称对全部文献的详尽覆盖，研究选择由主题相关性而非正式PRISMA方案指导。证据有限、不确定或矛盾时，在文中明确说明。
**2. 致癌微生物及其对宿主ncRNA网络的影响**
**2.1. 细菌病原体**
幽门螺杆菌（H. pylori）被国际癌症研究机构列为I类致癌物，是非贲门胃癌和黏膜相关淋巴组织（MALT）淋巴瘤的主要病因。分子层面，IV型分泌系统递送的效应蛋白CagA被宿主Src和Abl激酶酪氨酸磷酸化，扰乱SHP-2/ERK、NF-κB和Wnt/β-catenin信号级联。这些扰动驱动协调的ncRNA重编程：CagA阳性菌株上调miR-155（抑制SHIP-1以维持NF-κB激活）和miR-21（靶向PDCD4和PTEN）；同时，肿瘤抑制性lncRNA LINC00312通过DNMT1介导的启动子高甲基化沉默，而GAS5 lncRNA发生转录抑制。空泡毒素VacA诱导线粒体功能障碍和自噬相关lncRNA变化，进一步破坏上皮稳态。
具核梭杆菌（F. nucleatum）在结直肠癌（CRC）组织中持续富集，通过其FadA粘附素结合E-钙黏蛋白并激活Wnt/β-catenin和NF-κB级联发挥致癌作用。该信号重塑驱动oncomiR-21和oncomiR-135b上调，以及circRNA ciRS-7（作为竞争性内源RNA海绵吸附肿瘤抑制性miR-7，从而解除EGFR抑制）上调；lncRNA NEAT1被转录激活，支架副斑点并促进对5-氟尿嘧啶和奥沙利铂的化疗耐药。反之，F. nucleatum抑制miR-4802以激活自噬通路，促进细菌在肿瘤细胞内持续存在，体现了病原体与宿主ncRNA网络的双向共适应。
产肠毒素脆弱拟杆菌（ETBF）分泌锌依赖性金属蛋白酶BFT，切割E-钙黏蛋白以激活β-连环蛋白核信号、STAT3磷酸化以及下游oncomiR-21和miR-149上调，驱动活性氧生成、DNA双链断裂以及ZEB1/Snail介导的上皮-间充质转化（EMT）。这些细菌机制共同展示了通过ncRNA调控回路促进不同解剖部位致癌的趋同利用。
**2.2. 致癌病毒**
EBV在BART和BHRF1基因组簇中编码超过40个成熟miRNA的病毒组，直接靶向促凋亡转录本包括PUMA、BAX和caspase-3，使病毒在潜伏感染的B细胞和鼻咽上皮中持续存在。EBV潜伏膜蛋白LMP1通过活性氧生成和TRAF6/IKK信号激活NF-κB，诱导lncRNA HULC并抑制miR-200家族，促进EBV相关胃癌的EMT和免疫排斥。
HPV癌蛋白E6和E7分别靶向p53和视网膜母细胞瘤蛋白（Rb）进行蛋白酶体降解，对ncRNA表达谱产生下游影响。E7介导的Rb失活释放E2F转录因子，驱动miR-17/92簇上调，促进S期进入并抑制凋亡。E6依赖的p53降解沉默miR-34a（p53直接转录靶点），同时诱导lncRNA HOTAIR，其招募PRC2复合体在多个染色体区域的肿瘤抑制基因位点安装H3K27me3抑制性标记。
HBV整合和HBx反式激活蛋白是肝细胞癌（HCC）的主要致癌驱动因素。HBx招募DNMT3a至肿瘤抑制性miR-152启动子侧翼的CpG岛，诱导表观遗传沉默；同时，HBx激活STAT3，反式激活miR-21和lncRNA HOTAIR转录。这些病毒策略汇聚于与细菌病原体靶向相同的调控节点——miR-21上调和TS-ncRNA表观遗传沉默，提示进化选择保守的ncRNA调控枢纽作为有效的致癌杠杆点。
**2.3. 微生物代谢物作为间接ncRNA调节因子**
除直接宿主-病原体分子相互作用外，微生物代谢物代表另一种机制上不同的ncRNA调控模式。丁酸盐（结肠细菌发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸）抑制组蛋白去乙酰化酶（HDACs），导致组蛋白乙酰化增加，并转录激活结直肠上皮细胞中包括PANDA和MEG3在内的肿瘤抑制性lncRNAs。脂多糖（LPS）驱动的TLR4激活通过NF-κB增加miR-21和miR-146a表达，调节炎症耐受阈值并建立促肿瘤细胞因子环境，进一步塑造微生物群落组成。微生物7α-脱羟基化产生的次级胆汁酸（包括脱氧胆酸）激活结肠细胞中的Wnt/β-catenin通路，并与结肠黏膜中miRNA表达改变相关，提供饮食、微生物和ncRNA致癌轴之间的机制联系。
**3. 宿主ncRNAs作为肿瘤相关微生物组的调节因子**
**3.1. 免疫调节与抗菌防御**
肿瘤相关微生物组并非被动旁观者，其组成由宿主ncRNA调控的免疫回路主动塑造。miRNAs通过转录后抑制关键通路组分对先天性和适应性免疫信号发挥普遍控制：miR-155抑制SHIP-1和SOCS1以放大TLR和IFN-γ信号，而miR-146a通过靶向TRAF6和IRAK1作为NF-κB的负反馈调节因子，从而减弱巨噬细胞炎症反应。肿瘤中这些免疫调节miRNAs的失调改变细胞因子环境（IL-6、IL-10、TNF-α和IFN-γ的平衡），对瘤内微生物群落施加直接选择压力，有利于免疫耐受型病原体而非能刺激抗肿瘤免疫的共生菌种。此外，ncRNAs调节抗菌肽（AMPs）包括α-和β-防御素及cathelicidins的表达；lncRNA介导的AMP基因座染色质重塑可能降低黏膜杀菌能力，促进结直肠肿瘤中ETBF和F. nucleatum等致癌细菌的生态位扩张。
**3.2. 上皮屏障完整性**
上皮屏障的完整性是宿主-微生物组稳态的关键决定因素。miRNAs和lncRNAs均调节紧密连接蛋白（ZO-1、occludin和claudin家族成员）以及粘附连接组分的表达。lncRNA MALAT1通过支架ZO-1 mRNA促进结直肠上皮细胞中紧密连接复合体组装，而oncomiR-21抑制E-钙黏蛋白表达并促进EMT，损害屏障 fidelity。肿瘤中屏障破坏允许管腔细菌易位至固有层和更深的肿瘤实质，可能建立维持微生物驱动的致癌NF-κB和STAT3信号的自放大回路——该机制在CRC和胃癌中尤其相关，其中瘤内细菌负荷与上皮屏障基因表达呈负相关。
**3.3. 细胞外囊泡介导的ncRNA转移**
肿瘤来源的细胞外囊泡（EVs）携带多种ncRNA货物（包括miRNAs和lncRNAs），可转移至肿瘤微环境中的受体细胞和全身循环。跨王国EV介导的ncRNA转移假说——宿主ncRNA包装在EVs中功能性递送至瘤内细菌——在植物来源的外泌体miRNA（包括姜来源的miR168a）可调节小鼠肠道微生物群基因表达和群落组成的证明后获得概念支持。然而，该机制在人类肿瘤微环境中的功能相关性需要严格的实验验证：细菌不具备用于经典miRNA介导沉默的RISC机制，且人类肿瘤来源EVs中细菌对RNA的生物学显著摄取仍缺乏机制证据。
**3.4. 代谢重编程作为间接机制**
ncRNAs通过调节缺氧诱导因子（HIF-1α、HIF-2α）、葡萄糖转运蛋白（GLUT1/3）和脂肪酸代谢基因，广泛参与肿瘤代谢重编程。通过控制肿瘤微环境中的氧可用性、葡萄糖、乳酸和氨基酸浓度，ncRNAs间接决定特定微生物分类群的生态适应度：专性厌氧菌在部分由HIF-1α靶向lncRNAs驱动的Warburg效应代谢产生的缺氧、富乳酸环境中茁壮生长，而ncRNA调控的代谢重编程介导的氨基酸耗竭选择能清除宿主代谢物的营养缺陷型细菌。该代谢轴将ncRNAs定位为定义瘤内微生物群落结构和功能的生态位建筑师。
**4. 表观转录组调控：m6A在ncRNA生物学与宿主-微生物组串扰的交汇点**
表观转录组包含超过150种化学上不同的RNA修饰。尽管本综述聚焦于m6A，其他修饰如m5C（5-甲基胞嘧啶）、m1A（N1-甲基腺苷）、假尿苷化（Ψ）和A-to-I编辑也与癌症生物学相关，但m6A是目前唯一在已发表癌症文献中具有直接机制证据将RNA修饰、ncRNA生物学和肿瘤相关微生物组动力学联系起来的表观转录组修饰。
**4.1. m6A机器与ncRNA生物发生**
m6A修饰是动态可逆的，并对RNA代谢施加情境依赖效应。在miRNA生物发生背景下，METTL3在初级miRNA转录本特定茎环结构上安装的m6A增强Drosha-DGCR8微处理器复合体的DGCR8组分结合，加速pri-miRNA切割生成pre-miRNA并最终成熟miRNA。该机制已在致癌miRNAs包括miR-126和miR-146a中得到证实，提示METTL3表达升高的肿瘤选择性扩增驱动免疫耐受和血管生成的特定oncomiR谱。反之，lncRNA上的m6A通过YTHDC1与YTHDF2读取器差异结合决定其核保留或细胞质输出：YTHDC1结合促进核lncRNA输出以行使细胞质功能，而YTHDF2结合招募CCR4-NOT脱腺苷酶复合体促进lncRNA降解，在HCC中对肿瘤抑制性lncRNA稳定性有明确影响。circRNAs代表另一个m6A底物：FTO介导的去甲基化通过阻止YTHDF2介导的衰变稳定癌细胞中特定circRNAs，从而改变其ceRNA海绵吸附能力及被吸附oncomiRs的可用性。
**4.2. m6A在免疫调节与微生物组相互作用中的作用**
免疫细胞中的m6A修饰深刻影响肿瘤免疫景观，进而影响瘤内微生物环境。METTL3介导的编码NF-κB通路组分（包括IκBα、TRAF5和IL-6）转录本上的m6A调节其翻译效率和稳定性，对巨噬细胞M1/M2极化和树突状细胞成熟有明确影响。由于M1/M2巨噬细胞比例决定抗菌细胞因子环境（M1为TNF-α、IL-12；M2为IL-10、TGF-β），m6A依赖的巨噬细胞极化改变在肿瘤内对微生物分类群产生差异选择压力。ALKBH5表达在乳腺癌和胶质母细胞瘤中通过HIF-1α依赖的转录被缺氧诱导，导致lncRNA NANOG去甲基化并稳定化，维持癌症干细胞表型并促进免疫排斥——一种有利于微生物持续存在和慢性定植的微环境状态。
**4.3. m6A写入器、擦除器和读取器的癌症相关失调**
m6A机器在多种癌症类型中表现出反复出现且功能重要的失调，具有情境依赖的致癌和抑癌作用。METTL3在急性髓系白血病（AML）、膀胱癌、肺腺癌和CRC中过表达，促进oncomiR生物发生并增强致癌mRNA（包括MYC和BCL-2）的非帽依赖翻译。FTO在AML和黑色素瘤中通过去甲基化原本会促进分化相关转录本翻译的m6A标记而发挥致癌功能；此外，FTO以癌症情境依赖方式调节circRNA稳定性。IGF2BP1/2/3读取器蛋白稳定m6A修饰的致癌mRNAs和lncRNAs，在泛癌TCGA数据集中广泛过表达，并促进MYC和HRAS翻译，使其成为有吸引力的治疗靶点。
**5. 临床意义与转化前景**
**5.1. 诊断性生物标志物整合**
ncRNAs（尤其是miRNAs）由于与AGO2蛋白复合体结合并掺入EVs而在体液中稳定存在，可通过微创液体活检方法（包括血清miRNA谱分析和small RNA测序）检测。循环miRNA谱与血浆宏基因组学微生物组特征整合已在多癌种检测中展现出概念验证效用：Poore等人使用血浆微生物DNA特征区分33种癌症类型与对照，部分适应症AUC值超过0.90。添加m6A表观转录组信息——通过m6A测序或抗体基m6A免疫沉淀循环细胞游离RNA——可能通过捕获序列变异无法反映的癌症相关调控状态进一步提高诊断特异性。关键挑战包括液体活检工作流程中分析前变量的标准化、16S rRNA与全宏基因组测序方法的协调，以及在大规模、种族多样患者队列（包括受H. pylori相关胃癌和HBV相关HCC影响不成比例的东南亚人群）中的前瞻性验证。
**5.2. 治疗性靶向**
多种靶向ncRNA介导通路的治疗方式已进入临床或高级临床前阶段。miRNA模拟物以恢复肿瘤抑制性ncRNAs和antagomirs以沉默oncomiRs是最临床先进的策略：靶向miR-122的锁核酸（LNA）antagomir miravirsen在II期试验中显示出剂量依赖性HCV RNA减少，确立了人类体内miRNA靶向的临床概念验证。在肿瘤学中，MRX34（脂质纳米颗粒制剂的miR-34a模拟物）在晚期实体瘤中进入I期试验，并显示出靶点参与证据，但剂量限制性免疫激活需要修改方案。下一代纳米颗粒递送系统实现肿瘤选择性ncRNA递送是克服递送障碍最有前景的转化途径。
m6A调节蛋白的小分子抑制剂正作为一个独特且快速发展的治疗类别出现。首创METTL3催化抑制剂STM2457在临床前AML模型中通过减少oncomiR生物发生和损害MYC翻译显示出选择性抗白血病活性，无明显造血毒性。下一代METTL3抑制剂STC-15于2024年进入实体瘤I期临床试验。FTO抑制剂（包括CS2和FB23-2）在AML和胶质母细胞瘤临床前模型中显示出疗效。微生物组靶向干预已证明独立免疫调节活性：来自抗PD-1免疫治疗应答者的粪便微生物群移植（FMT）在II期试验中克服了难治性黑色素瘤患者的耐药性，表明微生物组调节与致癌ncRNAs相同的免疫效应通路。
重要的是，这些治疗策略处于不同的发展阶段，面临独特的转化障碍。miRNA基疗法的主要挑战是递送（实现肿瘤选择性递送而不引起全身免疫激活）、脱靶效应（单个miRNA调控数百个mRNA靶点）以及患者应答不一致。m6A酶抑制剂中，METTL3和FTO在组织中普遍表达，引发全身抑制的担忧，其情境依赖的双重角色使患者选择复杂化。微生物组靶向干预面临群落水平不可预测性、FMT中供体微生物组变异以及缺乏验证的替代终点等挑战。多分析物液体活检需要广泛的分析验证、分析前标准化和前瞻性临床试验证据。这些挑战强调，本综述中描述的转化机会尽管科学合理，但其发展仍明显早于各自临床前结果可能暗示的阶段。
**5.3. 关键挑战与研究优先事项**
若干基本挑战制约该领域的转化进展。第一，体外和小鼠模型数据的优势限制了机制外推至人类癌症生物学，特别是考虑到物种特异性差异（微生物组组成、免疫库和ncRNA调控网络架构）。第二，大多数现有研究为相关性研究；建立因果关系需要在定植有明确微生物群落的悉生动物模型中对特定ncRNA或m6A调控组分进行遗传操作——这些实验系统在该研究领域仍未被充分利用。第三，空间分辨多组学（整合单细胞转录组学、m6A测序和空间宏基因组学在定义肿瘤区室中）的技术限制目前阻碍了本文所述细胞类型特异性相互作用的全面表征。第四，EV介导的跨王国ncRNA转移尽管概念上引人注目且得到植物生物学数据支持，但需要在临床相关人类肿瘤模型中严格证明细菌对RNA的功能性摄取。
未来研究优先事项应包括：(i) 整合多组学研究，结合表观转录组学、ncRNA谱分析和肿瘤微生物组表征，来自不同地理和种族背景的匹配患者队列；(ii) 空间和单细胞方法以解析定义肿瘤区域内细胞类型特异性和空间限制的ncRNA-微生物组相互作用；(iii) 悉生动物模型和患者来源类器官共培养系统（含定义微生物物种）以建立因果关系；(iv) I/II期生物标志物验证试验，在免疫治疗和靶向治疗队列中纳入联合ncRNA和微生物组特征作为药效学终点。
**5.4. 当前争议与未解决问题**
尽管有上述机制进展，若干基本争议和未解决问题值得明确承认。第一，ncRNA-微生物组相互作用的因果方向性仍基本未定。一个反复出现的解释挑战是所述关联主要为相关性：微生物失调驱动ncRNA改变，还是ncRNA谱改变重塑微生物组，抑或两者均为肿瘤进展的下游后果？现有文献不能一致解决这一方向性问题，未来悉生动物和类器官模型对于理清因果至关重要。
第二，m6A调节因子的角色是情境依赖的，且在不同癌症类型中经常矛盾。METTL3在AML和CRC中作为癌基因，但在某些膀胱癌和子宫内膜癌背景下被报道为肿瘤抑制因子。类似地，FTO在AML和黑色素瘤中发挥致癌功能，但在胶质母细胞瘤亚群中与肿瘤抑制相关。这种情境依赖性使治疗靶向复杂化，并强调m6A机器组件不能简单分类为致癌或抑癌，必须参考癌症类型、细胞状态和受影响的具体下游靶点。
第三，肿瘤微生物组特征在独立研究中难以重现。试剂来源微生物DNA污染、批次效应、16S rRNA扩增子测序与鸟枪法宏基因组学之间的差异、地理和饮食变异，以及大多数实体瘤固有的低生物量，均导致研究间一致性差。Poore等人的研究因去污染严格性不足而受到质疑，后续再分析对血浆微生物组基癌症分类中的信噪比提出疑问。这些技术限制必须通过标准化收集方案、阴性对照和独立队列验证来解决，之后微生物组特征才能被视为可靠的生物标志物候选。
第四，本文提出的三边框架——ncRNAs、肿瘤微生物组和m6A调控形成相互依赖的致癌网络——仍主要是推理性。尽管单个成对相互作用各自得到实验证据支持，但直接证明所有三个轴在同一肿瘤模型、患者队列或定义实验系统中同时运作的研究很少。因此，本综述最好理解为提出假设的框架，识别优先实验方向，而非已完全验证的机制网络描述。
**6. 结论**
本综述为癌症中宿主ncRNAs、肿瘤相关微生物组和表观转录组m6A修饰之间拟议的三边调控相互作用提供了一个整合机制框架。现有证据支持以下不同置信水平的机制结论：致癌微生物通过毒力因子信号、病毒编码ncRNAs和代谢物驱动表观遗传机制重编程宿主ncRNA景观——这些联系在多种癌症类型中通过直接实验证据得到支持。宿主ncRNAs通过免疫调节、屏障功能和代谢重塑相互调节瘤内微生物生态系统——这些机制得到细胞系和动物模型证据支持，但直接人类肿瘤数据更有限。m6A修饰以放大致癌ncRNA输出的方式调节ncRNA生物发生和功能——就直接机制证据而言，这是三个轴中最强的。将所有三个轴整合为一个单一相互依赖调控网络的提议，尽管概念上连贯，但主要是推理性，应被解释为提出假设的框架而非已确立的机制。该框架对生物标志物发现（联合ncRNA、m6A和微生物组特征可能优于单一分析物）和治疗开发（ncRNA通路与肿瘤微生物组的联合靶向是概念合理但机制上探索不足的策略）具有意义。关键地，在定义实验系统中进行直接机制验证以及前瞻性临床验证是在任何本文所述转化意义能被自信追求之前所必需的。实现这一潜力需要跨分子生物学、微生物学和临床肿瘤学的空间分辨、因果严格且临床验证的整合研究项目的协同投入。
