导读

肝细胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC），特别是原发性 HCC，是全球癌症相关死因死亡的主要原因之一。临床上，对伴有其他癌症病史的患者，鉴别肝脏肿瘤是原发性肝癌还是转移性病灶，如结直肠癌肝转移（metastatic colorectal cancer, mCRC），往往具有挑战性。虽然传统的影像学检查、血清学标志物如甲胎蛋白（alpha- fetoprotein, AFP）以及组织活检是常规诊断方法，但仍存在一定局限性。

近日，美国加州大学圣地亚哥分校Amir Zarrinpar教授团队在eGastroenterology上发表了题为“Blood microbial DNA signature differentiates hepatocellular carcinoma from metastatic lesions”的短篇报道，通过分析血液微生物游离DNA（cell-free DNA, cfDNA）特征，开发出一种“微生物指纹”检测方法，能够有效区分HCC与mCRC患者，为临床诊断提供了新的无创分子检测策略。

微生物与癌症：一个日益受到关注的新视角

近年来，肿瘤微生态（onco-microbiome）研究进展迅速。多项研究表明，肿瘤组织中存在与宿主基因表达相互作用的细菌和真菌等微生物，它们不仅可能参与肿瘤的发生发展，还可能影响免疫治疗和化疗的效果。对癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas, TCGA）中血液和组织样本的全基因组测序数据分析发现，微生物群落特征能够区分HCC与非癌组织及其他癌症类型。循环微生物组DNA在肺癌的早期诊断中也展现出巨大潜力。然而，目前尚未有研究能够明确微生物cfDNA是否可用于区分原发性肝癌与转移性肝癌。

研究设计：聚焦微生物cfDNA的分型能力

本研究纳入16例HCC患者与11例mCRC患者。所有患者均为非活动性乙肝病毒感染状态，以排除既往研究中乙肝病毒DNA可能造成的干扰。

研究团队采用高通量“鸟枪法”宏基因组测序技术，对患者的肿瘤组织、癌旁组织和血浆样本中的微生物序列进行全面检测，并通过多种预处理进行去污染和去宿主序列等。关键步骤包括：使用Human Pangenome Reference过滤宿主DNA、采用QIITA平台进行微生物分类以及使用SCRub去除实验室污染物（见图1）。

图1：该图展示了对肝脏肿瘤患者血浆cfDNA中微生物特征分析流程。研究共纳入27例患者，包括16例HCC和11例mCRC患者。分析流程包括：1)血浆cfDNA提取、文库构建以及高通量测序；2)去除宿主序列、采用Qiita平台进行微生物分类以及使用SCRuB工具去除实验室污染，最终获得可信度较高的血浆cfDNA微生物组成数据

关键发现：血浆微生物cfDNA特征可清晰区分HCC与mCRC

稳健主坐标分析 (Robust Principal Coordinates Analysis , RPCA) 和置换多元方差分析 (Permutational Multivariate Analysis of Variance, PERMANOVA) 结果显示，HCC与mCRC患者的血浆微生物组成存在显著差异，这一结果可能是因为mCRC患者（同时携带结直肠和肝脏肿瘤微生物）比HCC患者（仅携带肝脏肿瘤微生物）具有更强的血浆微生物信号。然而，肿瘤组织与癌旁组织的微生物组成在两组间未发现显著差异，这提示：血液微生物信号可能更敏感、更具诊断潜力；组织微生物受局部环境、低生物量和技术干扰的影响更大，可能难以捕捉差异（见图2）。通过贝叶斯推断回归微生物组差异分析 (Bayesian Inference of Relative Differences in Microbiome Analysis, BIRDMAn） 方法，研究团队进一步鉴定出两类肿瘤的微生物“指纹”：

• mCRC富集菌群：包括不动杆菌属 (Acinetobacter, 如A. septicus、A. parvus)、亚洲假单胞菌 (Pseudomonas asiatica) 和粪双歧杆菌（Bifidobacterium faecale）。其中，不动杆菌属和亚洲假单胞菌与院内感染相关，而粪双歧杆菌在动物模型中显示与抗肿瘤免疫相关。

• HCC富集菌群：包括铜绿假单胞菌 (Pseudomonas aeruginosa) 及棒状杆菌属 (Corynebacterium, 如C. accolens、C. glucuronolyticum），这些菌株不仅与免疫抑制状态和肝移植并发症相关，还可能通过抑癌通路或抗菌防御机制影响肝脏微环境。

图2：该图展示HCC与mCRC患者血浆中微生物丰度的差异分析结果。横轴为微生物在HCC与mCRC之间的对数丰度比（log(HCC/mCRC)），越向左代表在mCRC中越富集（粉红色），越向右代表在HCC中越富集（绿色）。图中展示了若干具有统计学显著差异的微生物分类单元。这些微生物组差异可能反映不同肿瘤类型的特异微生物组特征，为进一步研究肿瘤-微生物相互作用提供线索

机制推测：血液微生物cfDNA为何能揭示肿瘤类型？

血液微生物cfDNA的来源可能包括肝脏、肠道或口腔等。在mCRC患者中，CRC及其转移过程可能导致肠道屏障破坏，使细菌经门静脉系统进入肝脏，释放cfDNA进入循环，因此在血液中会形成更强的微生物信号。而HCC患者多伴有肝硬化背景，其微生态特征可能不同于无肝脏疾病的mCRC患者。尽管组织样本中未观察到显著的微生物组差异，但血浆微生物组差异表明其在区分肿瘤类型方面具有潜力。

临床启示与未来方向：迈向精准化、无创肿瘤诊断

本研究具有重要临床价值。相比传统的肿瘤标志物，如AFP，存在灵敏度局限性（本研究中仅1例HCC患者AFP > 400 ng/mL），而血浆微生物cfDNA提供了一个全新的无创检测维度，特别适用于AFP阴性或影像学诊断不明确的病例。

未来的潜在应用包括：

• HCC与mCRC的鉴别诊断：尤其适用于影像表现不典型或无法进行活检的患者。

• 早期肿瘤筛查：通过扩大样本量并优化测序深度，有望发展为早筛工具。

• 疗效监测与预后评估：随访血液微生态变化，可能反映出肿瘤负荷的消长或治疗响应的优劣。

• 微生态干预治疗：结合微生物靶点，未来或可发展“调菌治癌”的策略。

未来需要在高危人群、早期患者和不同肝脏疾病背景的人群中，开展多中心、大样本、前瞻性的研究。同时，还需结合口腔、肠道以及肝脏组织等多部位的微生态图谱，全面理解其生物学意义与诊断价值。

结语

微生物cfDNA已成为肿瘤诊断领域的新兴方向。本研究不仅为HCC与mCRC的鉴别诊断提供了潜在工具，也为发展“血液微生物指纹”在肿瘤早筛、风险预测和个体化干预中的应用奠定了基础。随着测序成本降低和算法优化，这一技术有望从实验室走向临床，为肝癌等高致死性肿瘤的精准诊疗开启新篇章。

引证本文

Guccione C, Dantas Machado AC, Youssef F, et al. Blood microbial DNA signature differentiates hepatocellular carcinoma from metastatic lesions. eGastroenterology 2025;3:e100193. doi:10.1136/egastro-2025-100193

https://doi.org/10.1136/egastro-2025-100193

Tags： eGastroenterology | 微生物DNA“指纹”新技术，有望精准区分原发性肝癌与转移瘤