本期分享一篇关于肝癌内微生物的文章，主要评估了肝细胞癌（HCC）内的微生物特征，初步探讨微生物代谢影响HCC进展的作用机制。文章于2023年2月发表于《Journal of Translational Medicine》，通讯作者为Wenzhi Guo为郑州大学的教授，标题“Overview of microbial profiles in human hepatocellular carcinoma and adjacent nontumor tissues”（IF 7.4）。
文章亮点
1、使用16S rRNA测序技术对99个临床收集的肝癌和相邻非癌组织进行MiSeq测序，得到了两者内部微生物的全面图谱。
2、肝癌组织中的微生物群落多样性（包括α和β多样性）显著高于癌旁组织。这提示微生物在肝癌进程中可能扮演着重要角色。
3、功能富集分析表明，与肝癌相关的微生物参与的代谢途径显著增强了脂肪酸和脂质的生物合成。这可能为癌细胞提供了另一种脂肪酸和脂质来源，促进癌细胞的增殖和侵袭。
PART.1 研究背景
肿瘤内部最初被认为是无菌的，尤其是实体瘤。然而，最近的证据表明，肿瘤内微生物形成了肿瘤微环境（TME）的重要组成部分，并且这些微生物与肿瘤的发生、进展和局部环境中的治疗敏感性密切相关。研究肿瘤内细菌的重要性是一个新兴领域，因其作为肿瘤诊断和治疗干预靶点的潜在作用而具有极大的研究价值。
PART.2研究内容
1. 通过荧光原位杂交（FISH）证实了HCC组织中含有细菌，并证实癌与癌旁操作分类单元（OUT）存在显著差异。
2. α-多样性和β-多样性证实癌与癌旁微生物间差异。
3. KEGG和MetaCyc分析HCC中微生物群的代谢差异。
4. 通过Child-Pugh和HBV（乙型肝炎病毒）分类，评估微生物及代谢通路的临床预测价值。
PART.3研究结果
01 HCC和癌旁组织之间微生物群组成的差异
作者通过FISH检测，证实了HCC组织中含有细菌。一些CD68+细胞含有细菌，这可能与巨噬细胞的吞噬作用有关。
为了评估微生物组的核心组成部分，作者根据样本中共享操作分类单元（OUT）的数量对不同样本覆盖率进行了统计分析，结果提示，癌与癌旁中分别为263和241个，表明两组之间的微生物种类存在显著差异（图1）。
图1：HCC和癌旁组织中微生物群的一般特征
02 HCC和癌旁组织之间微生物群组成的差异
α-多样性和β-多样性是两种分析群落内物种多样性的指标，二者结果均提示癌和癌旁之间存在显著差异。
进一步的，作者发现在门水平上，两组之间差异最大的属是变形菌门，具体来说，HCC中变形菌门的比例略高，而放线菌门的丰度则明显较低（图2）。
图2：肝癌和癌旁组织微生物组成的差异
03 HCC组织中的微生物所导致的代谢改变
实体瘤中的微生物群落主要通过其释放的代谢产物与肿瘤细胞相互作用，从而影响肿瘤的进展。
作者通过KEGG分析，结果提示膜运输、脂肪酸和脂多糖生物合成、细菌和疾病通路在HCC中显著富集。
基于MetaCyc的代谢途径预测结果表明，HCC中赖氨酸、脂质和甲羟戊酸等分子的生物合成和饱和脂肪酸延伸途径显著增强（图3）。
图3：癌和癌旁组织之间微生物组及其功能的差异
04 肿瘤内微生物组的差异与临床特征显著相关
作者接着分析了瘤内浸润细菌的丰度与患者临床特征之间的关系。
与非HBV（乙型肝炎病毒）相关HCC组织相比，HBV相关HCC组织TME中的浸润集落更加多样化，代谢功能预测结果显示，HBV组二磷酸硫胺素生物合成途径受到抑制。
Child-Pugh B/C（肝功能评价指标）的HCC患者的细菌多样性显著高于Child-Pugh A的HCC患者。
此外，作者还评估了患者术前各项临床指标与细菌丰度的相关性，结果提示丛毛单胞菌丰度与CA125水平显著负相关（图4）。
图4：不同临床指标与肝内微生物群的相关性
PART.4文章总结
本文通过MiSeq测序技术对99个肝癌和癌旁组织进行了全面的16S rRNA测序，得到了肝癌和癌旁组织内微生物的详细图谱。揭示了一些微生物在肝癌进展中的潜在机制，如肠杆菌科、奈瑟氏菌和梭杆菌在肿瘤组织中的显著升高，可能与炎症反应、DNA损伤等有关。
不过本文也有以下不足之处：
1、 相关性的解释难度大：无法准确解释特定细菌丰度变化与临床特征之间的关系。
2、相关性不等同于因果关系：尽管微生物与临床特征存在关联，但相关性并不一定表示因果关系。
PART.05拓展研究
“面青地”的申请特别注重科学问题属性，简单来概括就是两大类：“自由探索类基础研究”和“目标导向类基础研究”。基于本文的方向，还需要进一步在“自由探索类基础研究”多下苦功夫，只有自由探索的基础积累多了，目标导向才能够足够明确，以下是从该文出发的几个有趣的深入方向，供大家参考：
1、 本文提到了与肝癌相关的微生物参与的代谢途径显著增强了脂肪酸和脂质的生物合成。进一步的研究可以深入研究这些微生物如何影响肿瘤代谢，并探索它们可能通过哪些代谢物影响肿瘤细胞的增殖和侵袭。这可以为开发更有针对性的治疗策略提供更多线索。
2、 文中提到不同的临床特征导致不同的微生物群落。进一步的研究可以探索这些微生物与患者特定特征之间的关联，从而为个体化治疗提供更多信息。这可能包括根据微生物群落设计个性化的治疗方案，以更好地满足每位患者的需求。
