天津医科大团队发表中科院一区IF 13.5文章：无实验纯组学分析，瘤内菌新热点刷新肿瘤微环境发文思路！_文献解读_SCI

今天给大家分享基于微生物特征进行肿瘤分型的高分生信文章，文章标题：Intratumoral microbial heterogeneity affected tumor immune microenvironment and determined clinical outcome of HBV-related HCC.

PART.01 研究背景

近年来，肿瘤微环境(TME)已被证明在肿瘤的发生和预后中发挥重要作用，并在TME的基础上建立了一系列的分子亚型。这篇文章主要探讨了慢性乙型肝炎（CHB）和肝细胞癌（HCC）进展过程中肝组织中微生物的特征。

PART.02 研究思路

该研究采用了宏基因组测序（mNGS）技术，对HBV相关HCC的肿瘤内部微生物群进行了更为准确的认识，并建立了基于微生物组的HCC分子亚型。研究发现了肿瘤内部微生物组亚型与临床病理特征、肿瘤微环境（TME）和临床预后之间的关联。

PART.03 研究结果

01 HCC的肿瘤内微生物组具有异质性

该研究共采集了70个样本，包括12个CHB组织和29对HCC肿瘤及其相应的邻近癌旁组织。

基于宏基因组测序（mNGS），最终检测到13个门、15个纲、31个目、39个科、58个属和107个种。变形菌门和副页病毒门是优势门。在科水平上，乙型肝炎病毒科、肠杆菌科和甲基半糖杆菌科的相对丰度相对较高。属和种水平上前20个微生物的相对丰度见下图。

为了对肿瘤组织和非肿瘤组织之间富集微生物的最大差异进行排名，作者进行了LEfSe分析。结果显示，在肿瘤组织中HBV富集，而HHV-6B则富集在相应的邻近组织中。与慢性乙型肝炎(CHB)组织相比，Methylobacterium sp XJLW在肿瘤组织中富集，而Klebsiella variicola在CHB组织中富集。

此外，α和β多样性的分析显示，肿瘤组织的微生物群落结构与相应的邻近组织和CHB组织明显不同。根据Shannon和Simpson指数，肿瘤组织的丰富度和均匀度显著低于相应的邻近组织和CHB组织。

02 基于微生物特征进行肝癌分子分型

根据非度量多维标度分析，29个HCC肿瘤组织可以根据微生物特征被分类为两种分子亚型（细菌主导亚型，Bacteria-T和病毒主导亚型，Virus-T）。

接下来，使用LEfSe和随机森林分析方法来寻找两个分子亚型之间差异富集的微生物。发现大肠杆菌、痢疾福氏杆菌等都是在两个分子亚型之间富含的微生物。在Bacteria-T中显著检测到了一些细菌，而HBV在Virus-T中显著检测到。

作者进一步评估了2种肿瘤亚型的微生物多样性，Chao 1、Shannon和Simpson分析显示Virus-T的群落丰富度和均匀度显著低于Bacteria-T。Anosim显示两种亚型之间微生物结构差异显著。

此外，作者还进一步明确了基于微生物的分子亚型与HCC典型分子亚型的关联，发现Bacteria-T更倾向于S1亚型，而Virus T更倾向于S3亚型。

最后，多样性分析发现以细菌为主的亚型的肿瘤组织(Bacteria-T)与相应的邻近组织(Bacteria-N)之间的微生物结构，群落丰富度和均匀度相似。

03 不同的微生物群分子亚型与HCC的临床病理特征相关

接下来，作者比较了基于不同微生物群分子亚型（IMH）的患者临床病理特征。与Virus-T相比，Bacteria-T的肿瘤直径较大，浆液D-二聚体水平较高，囊性浸润发生的频率更高。

此外，还分析了组织样本中HBV的病毒载量与IMH的关系，结果显示Virus-T中的HBV病毒载量高于Bacteria-T。

04 探究两种亚型之间的转录特征差异

作者对24个样本（12对肿瘤组织和癌旁组织，其中Bacteria-T和Virus-T各占一半）进行了转录组测序。层次聚类分析显示了两个亚型之间的基因表达差异。功能富集分析显示，两个亚型之间的DEGs主要富集在免疫和新陈代谢相关的通路。

接下来，作者通过免疫浸润分析探究了HCC两个分子亚型之间的肿瘤免疫微环境的差异。结果发现Bacteria-T中检测到的M2巨噬细胞浸润明显高于Virus-T。进一步通过GSVA分析代谢相关通路异质性，结果发现，与Virus-T相比，Bacteria-T中多条代谢通路上调。肿瘤内微生物组和代谢途径之间的相关分析显示，不同的微生物群引起不同的代谢变化。最后，代谢通路与免疫浸润之间的相关性分析结果显示巨噬细胞浸润与氨基酸代谢呈正相关。