肿瘤的生长可不是“一帆风顺”，除了争夺营养因子之外，肿瘤细胞还会利用微环境中的一些因素来摆脱免疫系统的监视。

已有大量研究结果表明，肿瘤内微生物在癌症发展、转移甚至是免疫治疗的过程中都有产生不同程度的影响。细菌已被证明存在于至少33种癌症的样本中，大多数位于肿瘤细胞内部。目前对肿瘤微生物-宿主相互作用的研究主要依赖于组织水平分析，缺少关于肿瘤细胞内微生物的分布和局部相互作用的信息。

华盛顿大学医学中心和弗雷德·哈钦森癌症中心等机构联合进行了有关肿瘤微生物促进癌症进展作用的研究，其研究成果于2022年11月发表在Nature上。该文章阐述了研究人员鉴定癌症患者肿瘤内微生物群落及其原位位置的过程，并揭示了它们在空间、细胞和分子层面的相互作用。

研究人员鉴定了口腔鳞状细胞癌（OSCC）和结直肠癌（CRC）样本瘤内微生物的组成情况。结果显示，约1/3患者的瘤内微生物组成稳定，而剩余患者的瘤内微生物组则呈现出不同程度的异质性。研究人员也同步成功绘制出了肿瘤内微生物群的空间分布图谱。

图1：肿瘤组织内微生物群的空间分布

图像显示了在OSCC和CRC肿瘤组织中的细菌总读数及其空间分布，并选出了10个最具优势细菌属绘制了饼图

研究人员量化分析了微生物定植生态位中与癌症进展相关的多种蛋白质的表达谱，并对部分免疫区室或上皮区室中的蛋白进行分区分析。由于决定微生物生态位的最重要因素是它的微环境，研究人员又进一步探究了在单个肿瘤组织中，这种空间分布的异质性是否与肿瘤微环境（TME）相关。

结果显示，在免疫细胞区室中，瘤内菌群存在于高度免疫抑制的生态位中；在上皮细胞区室中，瘤内菌群的定植与TME中高度转化的癌细胞相关。

图2：肿瘤内微生物群对定植生态位的影响

研究团队开发了一种单细胞RNA测序方法：侵袭-黏附定向表达测序法(INVADEseq)，并用该方法检测了7位OSCC患者的新鲜肿瘤组织，以探究TME中细菌-宿主细胞间的相互作用以及对宿主细胞转录组学的影响。

结果显示，瘤内微生物区以梭杆菌属(Fusobacterium)(34%)和密螺旋体属(Treponema)(29.8%) 为主。

图3：瘤内细菌对宿主单细胞转录组学的影响

后续通过功能研究发现，瘤内微生物与炎症、细胞休眠和修复有关的转录通路的改变相关。

结果表明，与宿主细胞相关的瘤内微生物群可以在免疫和上皮细胞群的单细胞水平上驱动患者肿瘤的异质性。

最后，研究人员还探究了具核梭杆菌属这种瘤内微生物群的主要菌属与免疫或上皮癌细胞的直接相互作用。发现感染该菌属的上皮细胞在脱离球状体后，会作为单个上皮细胞迁移到周围的胶原蛋白基质中；同时改变了受感染癌细胞的运动模式，也从功能水平上促进了细胞的异质性。

图4：具核梭杆菌诱导中性粒细胞聚集和癌细胞上皮细胞的迁移