从CNS封面文章中找数据 | Science:迄今最全面的人类肿瘤微生物组研究

2020-06-03 212其它数据库

由以色列魏茨曼科学研究所科学家领导的国际研究团队在最新一期的Science以封面文章的形式发表了其最新研究成果:通过对7种人类癌症中的1500多个肿瘤的微生物组情况进行勾勒,完成了迄今为止肿瘤微生物组最全面的研究。

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研究人员研究了1526个肿瘤及其邻近的正常组织,包括乳腺癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌、黑色素瘤、骨肿瘤和脑肿瘤,发现人类不同类型的肿瘤都有各自独特的细菌群。

Chloe Atreya和Peter Turnbaugh在相关的《视点》文章中写道:“全面了解肿瘤微环境是朝着癌症进展的微生物机理模型所迈出的一个令人生畏但却关键性的一步,如获成功,它将带来下一波的癌症精确诊断和治疗。”

为什么要研究肿瘤微生物组?

随着宏基因组技术的发展,肠菌与肿瘤的相关性研究越来越深入,多项研究表明肠菌对肿瘤有多种影响如转化过程、肿瘤进展以及对包括免疫治疗在内的抗癌治疗的反应。

细菌在100多年前首次在人类肿瘤中被发现,但由于其生物量较低,肿瘤微生物群的鉴定仍然具有挑战性。虽然肿瘤内细菌在许多肿瘤类型中都有报道,但这些细菌还没有得到全面的描述。比起肠菌与肿瘤的关系,我们对于肿瘤本身微生物组的信息知之甚少。

全面探查人类肿瘤微生物组

Q:肿瘤中是否存在微生物?

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7 种肿瘤的样品中都检测到了细菌 DNA,且细菌 DNA 的含量与肿瘤种类有关,从黑色素瘤的14.3%到乳腺,胰腺和骨肿瘤的> 60%不等。

Q:肿瘤微生物群分布在哪?

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病理检查提示脂多糖(LPS)和细菌16S rRNA主要位于癌细胞和免疫细胞中,表明肿瘤内的细菌同时存在于癌细胞和免疫细胞中。

Q:肿瘤微生物的组成如何?

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为了表征肿瘤内微生物组,研究人员开发了多重16S rDNA测序方案,在不同的肿瘤或正常组织中检测到9190种细菌。与其他所有待测肿瘤类型相比,乳腺肿瘤富含微生物组的多样性更高,在任何单个乳腺肿瘤样本中平均检测到16.4种细菌,而在所有其他肿瘤类型中平均<9种。另外,乳腺肿瘤样本中的细菌负荷和丰富度高于健康受试者正常乳腺样本中的细菌负荷和丰富度。

同时利用5名乳腺癌患者手术所得到的活体肿瘤组织,发现乳腺肿瘤中有来自三个主要门(变形菌门、厚壁菌门、放线菌门)的活细菌蛋白质,验证了人类肿瘤中存在活细菌。

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比较某一特定肿瘤类型内和不同肿瘤类型内所有样本对之间的β多样性,发现同一类型肿瘤的微生物组往往比其他肿瘤类型的微生物组更相似。同时,肿瘤类型独特的微生物组组成在物种水平上也很明显。

Q:肿瘤微生物群有什么功能?

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研究人员使用PICRUSt2工具将16S序列定位到这些细菌物种可能具有的基因和途径上,表明肿瘤内细菌编码的代谢功能与某些肿瘤亚型的临床特征有关,肿瘤中存在的细菌功能与其肿瘤微环境之间存在联系。

研究数据

本次研究中细菌16S测序数据已保存至NCBI BioProject数据库,项目编号:PRJNA624822。

参考文献
[1] Nejman D, Livyatan I, Fuks G, et al. The human tumor microbiome is composed of tumor type–specific intracellular bacteria[J]. Science, 2020, 368(6494): 973-980.
[2] Atreya C E, Turnbaugh P J. Probing the tumor micro (b) environment[J]. Science, 2020, 368(6494): 938-939.
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