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菌群是目前研究的一个热门话题，随着二代、三代测序技术的问世，菌群的研究不完全依赖于微生物培养，而近期越来越多研究提示，菌群通过影响肿瘤的免疫，从而参与了肿瘤的发生、发展，因此有必要对菌群与肿瘤之间的关联进行深入的研究。

一 菌群与肿瘤之间的关联

1 肿瘤内是否存在菌群？ 对此，2020年《Science》的一项研究对7种肿瘤，包括乳腺癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌、黑色素瘤、骨癌和脑瘤的1526个样本进行16S测序、免疫组化/免疫荧光等分析，发现肿瘤内的细菌既存在于癌细胞内，也存在于免疫细胞内。因此，菌群可能通过直接或间接的作用，影响肿瘤细胞的免疫反应，从而参与了肿瘤的发生、发展。此外，研究进一步对各种肿瘤内的菌群进行分析。每种肿瘤都有不同的菌群特点，菌群的种类，多样性，相对丰度在各种肿瘤之间存在较大差别，其中乳腺癌菌群的丰富度和多样性最高。另外，已有越来越多的研究证实，菌群失调与肿瘤之间存在相关性，但菌群失调是因是果，仍然需要进一步的研究。目前结合多组学的研究，将有助于进一步探讨其具体的致病机制。

2 胃癌与菌群

胃癌患者的胃部菌群特征 对于胃癌患者的菌群，一项研究 [1]比较了81名慢性胃炎患者及54名胃癌患者的胃部菌群，研究发现，胃癌患者的胃部菌群多样性降低。螺杆菌属丰度降低、其它细菌属（多为肠道共生菌，包括厚壁菌门、梭杆菌门、放线菌门等）的丰度增加；通过功能预测分析，提示胃癌与胃炎患者的胃部菌群功能存在明显差异，而亚硝酸化可能与胃癌的发病机制有关。胃癌与菌群的因果关系 一项研究[2]纳入了12例诊断为异型增生或胃癌（GC）的患者，分别从胃体、胃窦、胃液三个部位取样，分析受试者的菌群特点。研究显示，不同位置的菌群结构具有一定相似性，包括菌群种类及多样性。进一步研究分别从受试者的慢性浅表性胃炎、肠化生（IM）、GC的胃组织及胃液样本中分离菌群，并将它们分别移植到无菌小鼠中。结果发现，只有移植了肠化生，以及胃癌患者的胃部菌群，才会诱发胃上皮化生异常。即移植IM和GC菌群，可改变组织病理学特征。另外，移植肠化生及胃癌患者的胃部菌群，胃黏膜炎症性评分更高，巨噬细胞数量更多，而分泌胃酸的胃壁细胞数量减少，这些都是癌前病变特征性的改变。GSII/GIF是解痉多肽表达化生，即SPEM病标志物，是胃癌前病变，而Ki-67是细胞增殖的标志物。研究进一步探讨与GSII/GIF和Ki-67共表达增加相关的微生物分析发现， Akkermansiaceae（阿克曼氏菌）与GSII/GIF和Ki-67共表达呈负相关，而双球菌属（Gemella），气球菌科（Aerococcaceae），韦荣球菌科（Erysipelotrichaceae)与GSII/GIF和Ki-67共表达呈正相关。因此，这类菌群的失调可能直接参与了胃癌的发生发展。最后，研究评估移植了人胃菌群对无菌小鼠的长期影响，分别从慢性浅表性胃炎（CSG）、肠化生（IM）、胃癌（GC）患者的胃体和胃窦组织，分别接种到无菌小鼠中，观察一年后小鼠的胃部病变情况。野生型无菌小鼠中一年内未观察到胃部的病变，而患者胃部菌群的长期刺激，会诱发小鼠胃部发生病变，包括炎症、囊性扩张、糜烂、小凹增生和多灶性化生。研究提示，移植胃癌患者的胃部菌群，可使无菌小鼠出现胃癌病变，而利用GF小鼠，有利于研究人类胃部菌群与胃癌之间的因果关系。

3 结直肠癌与菌群

结直肠癌患者的肠道菌群特征 一项全球多个地区结直肠癌（CRC）研究的荟萃分析 [3]纳入了8项人群对照研究，共计768参与者。研究发现，29类具有全球代表性的肠道菌群在结直肠癌患者中丰度升高，如微小单胞菌、麻疹孪生球菌等。CRC患者的粪便菌群基因组中，分解氨基酸，有机酸和糖蛋白的基因较多；降解碳水化合物的基因减少。研究认为，CRC相关的特征菌群及其功能，有望用于全球范围内的结直肠癌诊断。结直肠癌与菌群的因果关系 (A)氧化偶氮甲烷(AOM)-右旋糖酐硫酸钠（DSS）是常规诱导小鼠结肠炎相关肿瘤的模型。一项研究[4]对建立了模型并进行了观察，发现在CRC发生之前，息肉的数量以及大小逐渐增加。另外，研究同样也观察到，随着疾病的进展，巨噬细胞及中性粒细胞的浸润数量也越来越多。其中，对于巨噬细胞的亚型，结肠单核细胞样巨噬细胞(MLM)，它的数量早在造模后的6周就开始升高，呈现富集现象。因此，这部分研究认为MLM细胞富集可能促进了结直肠癌的发生发展。此外，在造模后的第九周，研究者观察到CCR2表达与单核巨噬细胞MLM分化相关。而CCL2是CCR2的配体，有研究认为它对肿瘤的进展有促进作用。本研究观察到，随着造模时间越长，CCL2的表达也越高。另外，研究使用了CCR2以及CCL2的单克隆抗体，研究发现它们能减少MLM细胞浸润数量，减轻炎症及上皮细胞增殖。因此，研究发现结肠单核细胞样巨噬细胞富集由CCL2/CCR2介导。在造模过程中，研究发现小鼠粪便脂多糖浓度逐渐升高，菌群来源脂多糖（LPS）可激活上皮细胞Toll样受体4（TLR4），并导致上皮细胞CCL2表达上调。另外，LPS能诱导激活IL-17+的辅助性T细胞，（B）同时能进一步刺激结肠单核细胞样巨噬细胞分泌IL-1β，从而促进炎症反应。在结肠组织中，可以观察到，LPS加剧结直肠癌的进展。因此，肠道菌群能与巨噬细胞发生相互作用，从而促进肠炎相关大肠癌发生发展。

4 肝癌与菌群

肝细胞癌患者的肠道菌群特征 首先是肝细胞癌患者的肠道菌群变化。一项研究 [5]纳入41名非酒精性脂肪性肝病相关肝硬化患者，其中21名患有肝细胞癌（HCC）。 研究发现，肝癌患者拟杆菌属及瘤胃菌科丰度增加，而益生菌双歧杆菌属丰度降低。另外，拟杆菌属，与外周血的IL-8, IL-13，活化单核细胞水平呈正相关，提示菌群造成的机体炎症可能参与了肝细胞癌的发生发展。肝癌与菌群的因果关系 在机制探讨中，第一篇文章是关于肝癌的研究[6]，该研究发现，肠道菌群可以通过前列腺素E2介导的抗肿瘤免疫抑制，从而促进肥胖相关性肝癌的发生。首先，研究发现高脂饮食诱导的肥胖相关性肝癌组织中，存在大量的脂磷壁酸，它是革兰性阳性菌细胞壁成分之一，因此，革兰性阳性菌的移位，可能形成促癌微环境，促进肝细胞癌的发生。随后，研究进一步发现，脂磷壁酸与肠道菌群代谢产物脱氧胆酸起协同的作用，增强肝脏星形细胞Toll样受体2表达以及环氧合酶-2（COX-2）表达。环氧合酶-2的激活，使花生四烯酸大量转变为前列腺素E2，导致IFNγ, TNFα合成减少，抑制抗肿瘤免疫，最终促进HCC发展。因此，特定的肠道菌群及其代谢产物，影响肝细胞癌的免疫反应，参与肝细胞癌的发生及发展。

5 胰腺癌与菌群

P. gingivalis 同时存在于胰腺癌患者口腔及肿瘤组织中，研究提示，P. gingivalis 促进B6小鼠胰腺癌的进展，并诱导炎症性肿瘤微环境。P. gingivalis通过Cxcr2诱导肿瘤相关中性粒细胞富集，而肿瘤相关中性粒细胞富集及弹性蛋白酶增加均会诱导肿瘤的进展。

二 菌群干预对肿瘤发生以及进展的影响

1 胃部菌群（ Helicobacter pylori ）与免疫治疗疗效

在两个独立的非小细胞肺癌(NSCLC) PD-1治疗患者队列中进行了一项回顾性研究 [7]，研究者使用ELISA检测血清幽门螺杆菌IgG抗体（antigen-directed IgG antibodies ），以评估幽门螺杆菌血清阳性与癌症免疫治疗的有效性之间的相关性。在来自A第戎（法国）的60例NSCLC患者队列中，检测到18例阳性。在来自B蒙特利尔（加拿大）的29例NSCLC患者队列中，检测到8例阳性。在Dijon队列中，发现幽门螺杆菌血清阳性与抗pd-1治疗后生存率明显下降相关(图A）。幽门螺杆菌血清阳性患者的生存中位数为6.7个月，而血清阴性患者的生存中位数为15.4个月。在蒙特利尔队列中，发现幽门螺杆菌血清阳性与抗PD-1治疗后NSCLC患者无进展生存期的明显降低相关(图B)和总生存期的数值差异（幽门螺杆菌血清阳性患者为9.3个月，血清阴性患者为21.7个月）。表明幽门螺杆菌血清阳性与抗pd-1免疫治疗的较低疗效相关。然后对对第戎队列NSCLC患者的福尔马林固定石蜡包埋肿瘤中提取的RNA进行了RNAseq分析。观察到与未感染患者相比，感染患者肿瘤中来自单核细胞谱系的细胞数量显著减少(图C)。进一步基因集富集分析发现I型干扰素、IFN - γ和IL-6诱导的基因表达显著减少(图D)。

这些结果与临床前数据相似，表明感染宿主中幽门螺杆菌抑制固有免疫反应可能会降低癌症免疫治疗的疗效。

2 肠道菌群与免疫治疗疗效

2020年Science的一篇研究发现，假长双歧杆菌分泌肌苷，肌苷与CTLA-4抗体或CpG共刺激促进Th1细胞的分化和活化，导致肿瘤中的CD8+T细胞水平增加，从而增强免疫治疗的效果然而，对于微生物类群反应与肿瘤免疫治疗药物(抗CTLA-4和/或抗PD-1)的关系，目前数据都来源于检测肠道菌群后与临床疗效、血液免疫细胞检测结果进行比较分析，应谨慎地解释这些结论，因为它们仅与治疗疗效有相关性，大部分因果关系尚未确定（AKK有机制研究），且部分类似研究得到的结果不同。

3 其他肿瘤菌群与免疫治疗疗效

一项研究 [8]提示，人参多糖改变肠道菌群以及犬尿氨酸/色氨酸的比值，增强抗程序性细胞死亡1/程序性细胞死亡配体1（抗PD-1/PD-L1）免疫治疗。研究中，人参多糖+PD-1单抗改变菌群组成及代谢——Muribaculum菌丰度增加，短链脂肪酸增加、犬尿氨酸/色氨酸的比值降低，增强CD8+T细胞功能，从而强化了肺癌免疫治疗效果。以色列一项研究[9]开展了粪菌移植促进免疫治疗难治性黑色素瘤患者应答的相关研究[9]，研究纳入10名抗PD-1治疗无效的转移性黑色素瘤患者，进行结肠镜粪菌移植，同时配合多次口服粪菌胶囊，14d后联合使用纳武利尤单抗，重复循环5个周期。结果显示，3名患者达到完全/部分缓解（接受了同一名捐献者的粪菌），无进展生存期（PFS）超过6个月，证实Ⅰ期临床试验安全性。美国一项研究[10]观察了粪菌移植克服黑色素瘤患者对于抗PD-1治疗的耐药性，研究纳入15名PD-1难治性黑色素瘤患者，进行结肠镜粪菌移植，同时配合PD-1治疗。最终，6名患者临床获益（3名缓解、3名病情稳定），进一步观察到菌群变得更趋近于供体，长双歧杆菌、普氏粪杆菌丰度增加，肿瘤内CD8+ T细胞活化增多，免疫抑制性的IL-8+ 髓系细胞减少。一项汇总分析[11]评估了膳食纤维及酸奶摄入与肺癌风险的关联。研究纳入了10项前瞻性队列研究（共1445850名来自美国、欧洲及亚洲的成年受试者），中位随访8.6年期间，共发生18822例肺癌。在校正吸烟状态及其它肺癌风险因素后，研究认为，对于不同的肺癌组织学分类（腺癌、鳞癌、小细胞癌），膳食纤维及酸奶的摄入均与肺癌风险呈显著负相关，且不受性别及种族因素的影响。

三 总结

总体来看，菌群与肿瘤存在密切关系。多组学数据分析有助于理解菌群与癌症的关系，开展菌群的研究有助于肿瘤的诊断、病理分型、预后评估。此外，菌群的干预对肿瘤治疗中的潜在价值也有待进一步研究。

参考文献：[1]Ferreira RM, et al. GUT. 2018[2]Soon KK, et al. Gut. 2021[3]Jakob W, et al. Nat Med. 2019[4]Yang Y, et al. Gut. 2020[5]Ponziani FR, et al. Hepatology. 2019.[6]Tze ML, et al. Cancer Discov. 2017[7]Oster P, et al.，Gut, 2021[8]Huang JM, et al. Gut. 2021[9]Baruch EN et al. Science. 2021[10]Davar D et al. Science. 2021[11]Yang JJ, et al. JAMA Oncol. 2020.