金魚
小編隨意調研了CNS三大頂級期刊的近期文章，卻發現寶藏，老生常談的微生物與腫瘤竟成為了掌中寶！可見有關微生物與人類健康間的研究勢不可擋啊！以關鍵詞「(microbiome) AND (cancer)」在Pubmed中搜索僅2022年就有3千多篇發表的文章，話不多說跟著小編一起來感受下微生物的魅力吧！
PART01腫瘤微生物研究現狀
早期：微生物對癌症影響的臨床研究開始於1868年，William Busch報道了化膿性鏈球菌（Streptococcus pyogenes）感染患者的自發腫瘤消退。1911年發現勞斯肉瘤病毒(RSV)將家禽的良性組織轉化為惡性腫瘤。接下來的幾十年里，人們一直在尋找每一種癌症背後的病毒，但最終以失敗告終。
現代：目前，該領域主張微生物（包括細菌和真菌）在癌症和癌症治療中的重要性。很少有微生物直接導致癌症，但許多微生物似乎是癌症生長的同謀，通常通過宿主的免疫系統起作用。腸道微生物-免疫系統相互作用的機制分析表明，通過調節原發性和繼發性淋巴組織活性對抗癌症和腫瘤免疫監視，對先天性免疫和適應性免疫具有強大的影響。在臨床前模型中，微生物代謝物可調節腫瘤體細胞突變的表型和免疫檢查點抑製劑的療效。儘管有大量的臨床前證據，但將微生物群調節方法轉化為人體的方法尚未廣泛實現商業化治療。然而，工程細菌癌症療法在臨床前和臨床試驗被應用。
PART02微生物對TME的影響
腸道菌群對TME的影響
腸道生態系統可以通過影響近端和遠處腫瘤的免疫環境、髓系和淋巴細胞的湧入以及炎症和代謝模式來影響腫瘤的發生。腸道菌群的分泌成分同樣重要，例如外膜囊泡（OMVs）可以重新將腫瘤微環境（TME）重新編程為pto-TH1模式（CXCL10, IFNγ），包括丁酸和煙酸在內的代謝物介導結腸上皮中Gpr109a依賴性的IL-18誘導，抑制結腸炎和結腸癌。
腫瘤內菌群對TME的影響
對不同腫瘤類型內活菌群的機制研究一直很有限，特別是在呼吸消化道外，但它們對TME的影響似乎抑制了局部抗腫瘤免疫。此外，據報道腫瘤內微生物對腫瘤有特異性作用。免疫學上，腫瘤內微生物通常通過PRR連接低比例的TILs產生耐葯編程，包括CD8+T細胞，CD4+ CD25+ FoxP3+Tregs，該現象在結直腸癌、胰腺癌、乳腺癌和肺癌中觀察得到。
圖1 ：微生物與TME
PART03微生物組的應用
微生物組數據的診斷用途
由於宿主組織和微生物群都受致癌作用的影響，微生物的遺傳異質性可能為診斷和定位疾病提供機會。例如，血液來源的TP53基因突變可以表明宿主的癌癥狀態，超過25種癌型會有上述改變。基於微生物的診斷存在許多挑戰，包括相對於宿主的低生物量和試劑或環境污染物的混雜。
幾乎所有基於微生物的癌症診斷都是基於測序的，並集中於消化道內的腫瘤，如結直腸、胰腺、肺癌。直到最近才有人提出，氣道以外的癌症類型，如乳腺癌或腦癌，可能也含有獨特組成的微生物群。不過，與癌細胞相比，腫瘤內微生物細胞的丰度較低，對其功能和潛能的了解仍然有限。在不同的隊列和治療背景下，還需要進一步驗證其普遍性和影響。
微生物組數據的預後用途
幾個世紀以來，微生物在癌症形成、診斷、預後和治療中的作用一直存在爭議。在某些癌症中，腫瘤基因表達可以預測患者的預後。研究表明腫瘤微生物丰度，單獨或結合腫瘤基因表達，可以在一定程度上預測癌症預後和藥物反應。
微生物組與癌症治療
目前微生物治療癌症的方法多種多樣，有化學療法、放射療法、微生物移植、益生菌療法、微生物靶向腫瘤、後生物療法、抗生素療法、噬菌體療法等，其中常見的是化學療法，比較有特點的是噬菌體療法。
工程外源性細菌和病毒製劑用於癌症治療方面取得了重大進展。目前美國FDA已批准兩種類似藥物：用T-VEC治療晚期黑色素瘤的溶瘤病毒療法，用減毒疫苗牛結核分枝桿菌（BCG 疫苗）治療高風險、非肌肉浸潤性膀胱癌的細菌性癌症療法（bacterial cancer therapies, BCT）。
儘管細菌癌症療法在歷史上存在爭議，但BCT正通過合成生物學技術重新獲得關注，該技術可以程序化地限制BCT的全身毒性，同時增強區域抗腫瘤免疫。BCT藥物的監管挑戰相當大，儘管正在進行臨床試驗，但尚未在商業上有所突破。
圖2 ：微生物與癌症
PART04微生物與非腫瘤疾病
人類90%以上的疾病與微生物相關，上述主要介紹了腫瘤與微生物的關係，那麼哪些非腫瘤疾病與人體微生物相關呢？下面給大家介紹幾種病因複雜且與微生物關聯程度高的疾病：
① 類風濕性關節炎（Rheumatoid arthritis, RA）
類風濕性關節炎是一個主要影響關節的長期持續性疾病。其成因不明，但和基因與環境因素有關。人體微生物可能與宿主基因和環境因子相互作用，增加RA患病風險。宏基因組關聯分析（Metagenome-Wide Association Study，MWAS）發現，人體口腔菌群和腸道菌群具有相關性。RA患者口腔和腸道菌群中一些共有的微生物物種會同時增加，如 Lactobacillus salivarius 。
② 二型糖尿病（Type 2 diabetes, T2D）
二型糖尿病是一種由遺傳和環境因素共同引起的複雜內分泌疾病。其病因和發病機制較複雜，目前認為屬於多基因、多因素的異質性疾病。二型糖尿病宏基因組關聯分析是世界範圍內第一個對腸道微生物進行宏基因組關聯分析的成功典範。MWAS研究發現，健康人群和T2D患者在腸道菌群結構和功能上有較大的差異。
③ 動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）
感染與心血管疾病和動脈粥樣硬化的發展有關。過去十年的研究發現，人體不同部位的微生物生態系統會導致代謝和心血管相關疾病。局部或遠處感染可能導致有害的炎症反應，從而加劇斑塊的形成或引發斑塊破裂。腸道微生物群對膽固醇和脂類的代謝會影響動脈粥樣硬化斑塊的形成。飲食和腸道微生物代謝的特定成分，對動脈粥樣硬化有不同的影響。如，膳食纖維是有益的，而細菌代謝物 trimethylamine-N-oxide被認為是有害的。
④ 肝病
肝臟是與腸道接觸最密切的器官，且暴露於大量的細菌成分和代謝物。各種肝臟疾病，如酒精性肝病、非酒精性肝病和原發性硬化性膽管炎，都與微生物群的改變有關。菌群失調可能通過與宿主免疫系統和其他細胞類型的多重相互作用下，影響肝臟脂肪變性、炎症和纖維化的程度。
圖3：微生物與非腫瘤疾病
PART05小結
小編對微生物的嘮叨到這就先告一段落了，既然它最近這麼熱，與之相關的疾病又多，所以生信人也為大家準備了微生物熱點相關的個性化課題設計，大家能關注到，最近生信熱點是越來越少了，做一個少一個。
