腫瘤微環(huán)境近幾年非常熱門，小云也給大家分享了很多純生信研究的切入角度，今天要介紹的是腫瘤菌群微環(huán)境。

我們知道，在各種腫瘤中，腸癌與腸道菌群的研究是最多的，畢竟腸癌是“浸潤”在腸道菌群的環(huán)境中嘛，加上腸道菌群的熱點加持，自然是我們首先想到的。今天給大家介紹個不一樣的方向，腫瘤組織以及腫瘤細胞中的細菌研究，歡迎今天的主角登場。

說起腫瘤中的細菌，那來頭也不小。Science雜志專門以封面文章報道了腫瘤中不僅有細菌，而且菌群還存在腫瘤特異性——不同的腫瘤樣本，細菌的種類也有區(qū)分。該項報道還指出，腫瘤中的細菌大多數(shù)都位于細胞內(nèi)，不僅是在腫瘤細胞內(nèi)，在腫瘤中的免疫細胞內(nèi)也發(fā)現(xiàn)細菌。雖然這些細菌對腫瘤的影響尚不完全清楚，但是細菌的存在卻早已是研究事實（PMID: 32467386）。

結合上述Science文章中報道腫瘤浸潤免疫細胞中存在細菌，那么腫瘤菌群微環(huán)境與腫瘤免疫微環(huán)境兩個熱點就可以自然的結合起來。

那么今天給大家分享的這篇文獻和思路，是基于網(wǎng)絡公開數(shù)據(jù)的生信分析，不需要我們自行收集臨床樣本去測序，性價比極高，希望能幫助到大家。（如果沒有分析思路或者文獻復現(xiàn)有困難，可以找小云，超多創(chuàng)新性高的分析思路和分析服務供你選擇！）

l?題目：多組學整合分析揭示梭桿菌在頭頸癌炎癥免疫微環(huán)境中的關鍵作用

l?雜志：Microbiology Spectrum

l?影響因子：IF=9.04

l?發(fā)表時間：2022年8月

研究背景

腫瘤微生物組作為腫瘤微環(huán)境（TME）中的重要組分，被認為對腫瘤有深遠影響。作者對癌癥微生物圖譜（TCMA）數(shù)據(jù)庫中1772名患者的3689份口咽、食管、胃腸和結腸組織樣本進行了全面的多組學挖掘分析，以揭示各種癌癥的微生物特征及其潛在機制。研究發(fā)現(xiàn)頭頸部鱗狀細胞癌（HNSC）的腫瘤組織中，梭桿菌出現(xiàn)顯著富集，且梭桿菌的含量與腫瘤炎癥反應正相關，與患者的預后較負相關。

分析結果

1. 對各種癌癥的癌和癌旁組織中微生物多樣性進行比較

作者對TCMA數(shù)據(jù)庫中各種腫瘤組織的基因組重測序（WGS）數(shù)據(jù)進行了二次分析，挖掘樣本中存留的微生物特征。結果鑒定出這些腫瘤組織中的細菌主要屬于擬桿菌門、厚壁菌門、梭桿菌門和螺旋菌門。值得注意的是，HNSC組織比其他癌癥類型具有更多的細菌種類（圖1A）。

除了HNSC中，癌（PT）比癌旁（STN）組織的α多樣性低之外，其余腫瘤的癌和癌旁菌群無顯著差異（圖1B）。β多樣性顯示五種癌癥的微生物群存在顯著差異（圖1C）。limma測試發(fā)現(xiàn)，梭桿菌屬、Peptoanaerobacter屬和葡萄球菌在HNSC中富集（圖1D）。

圖1 對腫瘤組織中菌群的分析和比較

2.以免疫特征對HNSC患者進行聚類分析

將腫瘤組織中的菌群組成與患者的免疫特征（比如淋巴結狀態(tài)、B細胞受體(BCR)多樣性和T細胞受體(TCR)多樣性等）進行相關性分析（圖2A），最終發(fā)現(xiàn)HNSC腫瘤中高豐度的腫瘤菌群與腫瘤的免疫抑制具有相關性。基于對HNSC的TME特征進行GSVA分析，將HNSC患者被分為三組，并且這3組的存在顯著的生存差異（圖2B-C）。limma分析發(fā)現(xiàn)，與Cluster 2的HNSC患者相比，Cluster 3患者富含多種梭桿菌屬微生物，如Fusobacterium?Nucleatum和Fusobacterium periodonticum（圖2G）。

圖2 對HNSC患者的聚類分析及差異菌群比較

3. 分析HNSC腫瘤中的菌群與炎性TME關聯(lián)性

通過整合分析HNSC患者的TME特征、免疫檢查點、病毒豐度和腫瘤中浸潤的菌群，我們發(fā)現(xiàn)Cluster 1和Cluster 3患者腫瘤中浸潤的細菌主要是與粒細胞、M1特征、血管生成、和B7-H3呈現(xiàn)正相關；腫瘤中的菌群與MHCII、效應細胞、TIGIT和PD-1的特性呈負相關（圖3D）。

圖3不同群體的HNSC患者腫瘤中的菌群與炎性的相關性分析

4. HNSC中菌群浸潤相關的炎癥基因表達分析

基于ImmPort數(shù)據(jù)集，比較不同患者群體的免疫調(diào)節(jié)基因，發(fā)現(xiàn)EREG、IL1A/B和INHBA等基因在Cluster 3中的表達比在Cluster 2更高；而CD79A、TNFRSF17、CCL19等在Cluster 3中降低（圖4A）。對Cluster 3患者群體的富集菌群與差異表達基因進行相關網(wǎng)絡構建（圖4B）。

圖4 對HNSC患者Cluster 3群體進行腫瘤菌群與炎性基因的相關性分析

5. HNSC菌群浸潤相關炎癥基因的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡構建

比較HNSC患者的Cluster 2和Cluster 3群體的差異表達lncRNA；并基于R starBase數(shù)據(jù)庫計算lncRNA介導的ceRNA通路（LINC00707，hsa-miR-539-5P，EREG）（圖4 A）；分析發(fā)現(xiàn)LINC00707表達與梭桿菌屬之間的Spearman具有顯著相關性（圖4 B）；在TCGA泛癌數(shù)據(jù)集中比較LINC00707在腫瘤和正常組織中的表達譜（圖4 C）。

圖5 HNSC菌群浸潤相關炎癥基因的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡構建

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文章小結

通過這篇文章，我們可以看到一個大趨勢，做微生物不僅僅只是可以關注腸道菌群，實際上身體多個器官或者部位都存在著微生物，這顯然是一個大的課題方向。

相比于腸道菌群，組織器官中的菌群有幾大優(yōu)點：

1）腸道菌群的干擾因素較多，比如宿主基因型、抗生素使用、患者的地域差異等因素都會較大的影響菌群變化，對于生信挖掘造成一些影響。而組織樣本的菌群，相對更穩(wěn)定，更適合進行各組學數(shù)據(jù)的整合比較；

2）組織樣本的菌群，不是一定要菌群的測序數(shù)據(jù)（16s或者宏基因組），只用額外注釋組織樣本的WGS測序或者轉(zhuǎn)錄組測序即可，可以說是廢物利用了。而宿主的組織樣本測序數(shù)據(jù)是巨量的，提供了源源不斷的數(shù)據(jù)挖掘素材；

3）相比于腸道菌群的間接作用，組織樣本中的菌群作用方式更直接。對于非腸道疾病，腸道菌群一般是通過代謝物的方式間接發(fā)揮作用，而組織樣本中的菌群則可以直接影響到組織中的基因表達，作用方式更加直接。

4）非腫瘤疾病也可以使用組織樣本測序數(shù)據(jù)進行菌群挖掘，可采用疾病診斷模型構建等思路，也可以做發(fā)病機制等基礎研究路線。

小云悄悄話

綜合來講，組織樣本的菌群數(shù)據(jù)挖掘是個好思路，疾病限制低，測序類型豐富，是一片藍海，廣闊天地大有作為！有想法的朋友盡快上車，時不我待呀！

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