聚焦前沿：肿瘤微生物组有何特征与功能？
肠道、皮肤、口腔、阴道等部位都存在着各种各样的微生物，并且这些微生物与人体健康紧密相关。那么，肿瘤中是否也存在着微生物呢？
今天，我们共同关注肿瘤微生物组。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助
肿瘤微生物组
如果从Google上搜索肿瘤图片，你可能会看到以健康组织为背景的一簇色彩鲜艳的肿瘤细胞。但是以色列魏茨曼科学研究所的肿瘤学专家Lian Narunsky Haziza则认为，肿瘤图片不仅仅是这样，一个肿瘤还可能包括数量达百万级的数十种微生物。
她说道：“肿瘤细胞并不是独立存在的，而是处于一个复杂的生态系统中。”
尽管科学家们很早就达成了共识，认为人体是微生物的宿主，但是他们更倾向于认为肿瘤组织是无菌的。然而，近年来越来越多的研究表明，肿瘤组织中富集了大量的微生物。
2020年，多个研究团队指出，多种细菌与癌症相关。此外，近期发表在Cell杂志上的两项研究发现，癌症还与真菌相关。
研究表明，不同类型肿瘤的微生物组是独特的，因此科学家们希望通过检测血液中源于肿瘤的微生物DNA来预测早期肿瘤。另有研究提示，微生物可能会使肿瘤更具侵袭性或对治疗更易耐受。如果事实真的如此，那么就有可能同时针对肿瘤本身及肿瘤微生物组展开治疗，以更好地抗癌。
魏茨曼科学研究所的生物学家Ravid Straussman与Narunsky Haziza博士合作了一项新研究，他指出：“我们需要从肿瘤微生物组的角度出发，重新评估已知的所有关于肿瘤的一切。”
在过去的二十年中，科学家们通过口腔拭子、皮肤刮片和粪便来寻找微生物DNA，绘制了人体微生物组图谱。这些研究已经确定，健康人体内存在数千种无害微生物，总计约38万亿个细胞。许多曾经被认为是无菌的器官，也存在着各自的微生物群。
虽然研究人员探索了健康的人类微生物组，但对肿瘤组织中的微生物组尚不知晓。没有人知道构成肿瘤的数百万个细胞是否为微生物提供了另外一个可能生存的栖息地。
2017年，Straussman博士和他的同事们偶然发现了潜伏在胰腺肿瘤细胞内的细菌。同时，他们在研究肿瘤的耐药机制时，发现其中的一种细菌可以阻断化疗药物发挥作用。
这一发现促使Straussman博士和他的同事们对来自7种癌症的1000多个肿瘤样本进行了细菌筛查。在2020年，他们发表在Science杂志上的研究显示，这7种类型癌症中均存在细菌。
大约在同一时期，加州大学圣地亚哥分校的一组研究人员对21世纪初从不同类型的癌症中收集的庞大的DNA数据库进行了检索。
这些数据来源于一项名为肿瘤基因图谱（Cancer Genome Atlas）的项目，该项目旨在帮助科学家们找到促使肿瘤细胞不受控制地生长的基因突变。但圣地亚哥研究小组意识到，原始数据可能也包括了来自肿瘤内细菌的DNA。
而这就意味着要从图谱中的六万亿个基因片段中筛选出细菌DNA片段。该团队的成员Gregory Sepich-Poore表示：“这项工作如同大海捞针。”
历经数年研究，Sepich-Poore博士和他的同事们最终在32种肿瘤中发现，有一小部分的DNA片段属于细菌，而非人类。
相关的工作成果于2020年发表，随后他们与Straussman博士团队合作，共同探索肿瘤中是否存在真菌。
图.人类乳腺癌中的真菌和免疫细胞，粉色为真菌细胞，蓝色为人细胞核。
真菌是进化史上成功的物种之一，已知的真菌大概有620万种，包括生长在森林中的蘑菇，发酵面包和啤酒的酵母，以及产青霉素的霉菌。
所有真菌的共有特征之一是它们的营养方式——通过分泌酶来分解附近的有机物质，然后将其吸收。真菌还可以产生大量孢子，这些孢子可以在各种极端条件下存活多年。
我们每时每刻都在不断地接触到真菌，无论是通过触碰皮肤上的孢子，还是吃附着了真菌的食物。但大多数真菌不会留存在我们的体内。
纽约威尔康奈尔医学院的免疫学家Iliyan Iliev指出：“很多真菌仅仅是我们的身体的过客。”
但有些真菌早已适应了在我们体内生存。如皮肤真菌可以分解我们分泌的油脂；还有些真菌则以我们口腔和消化道中的糖为食；科学家们还在我们体内发现了生存方式未知的其他真菌，Iliev博士说道：“我们对真菌的认知确实有限。”
圣地亚哥和魏茨曼科学研究所的研究人员通过采用与寻找肿瘤中细菌类似的方法，筛选了肿瘤基因组图谱中的真菌DNA片段。此外，他们还检索了Straussman博士收集的肿瘤细胞集。
研究人员发现，35种不同类型的癌症中均含有真菌，并且每种类型的癌症中均具有独特的真菌物种组合，这一结果已在近期发表的Cell文章上被报道。
在另一项新报告中，Iliev博士和他的同事们在人体口腔、食道、胃、结肠、直肠、乳房和肺部这七个部位的肿瘤中发现了真菌。
纽约大学的微生物生态学家Deepak Saxena虽然没有参与这两项研究，但他对这些研究发现的重大意义感到震惊。他表示：“我没想到肿瘤中会存在如此多的真菌，这将改变我们对它的看法。”
图. 人类肺部肿瘤切片，绿松石色，黑色为真菌。
Sepich-Poore博士和他在圣地亚哥的一些同事创立了一家名为Micronoma的公司，旨在将他们的研究成果应用于肿瘤的血液筛查。他们表示，能够通过检测血液中来自肿瘤组织的真菌和细菌的DNA，来准确地预测微生物源自何种肿瘤。
目前他们尚不清楚这背后的原理。微生物的分布可能是其原因之一：如肺部肿瘤往往会吸引已经在肺部定植的微生物。但是某些微生物会转移到新的器官内，并进入肿瘤内部，这可能与肿瘤内的特定化学物质相关，如其含氧水平可能有助于某些特定微生物生长。
此外，这两项新研究均提示，微生物可能与肿瘤的不良结局密切相关。例如，Iliev博士和他的同事们发现，胃肠道肿瘤细胞中较高水平的念珠菌与较低的生存率有关。
这可能是由于某些微生物不仅仅在肿瘤中生存，还有助于肿瘤的生长。它们可能会帮助肿瘤逃避机体免疫、抵抗抗肿瘤药物或者帮助肿瘤转移扩散至全身。
德克萨斯A&M大学的微生物学家Jessica Galloway-Pena并非完全赞同这些观点：“仅靠该项研究还无法确定微生物是否具有这种影响。科学家还需进行体内和体外实验。”
Galloway-Pena博士说道：“现在研究表明微生物确实与特定类型癌症相关，但是它们是否只是寄生在肿瘤组织内，还是确实导致了癌症的进展，这些还是未知的。”
原文链接：
https://www.nytimes.com/2022/09/29/science/cancer-tumors-fungi-bacteria-microbiome.html
作者｜Carl Zimmer
编译｜赵喆
审校｜617
编辑｜豫小鱼