肝细胞癌（HCC）是全球癌症相关死亡的第三大原因，其中多灶性HCC在初诊患者中占相当比例，其肿瘤结节可来源于肝内转移（IM）或多中心发生（MO），两者在临床预后和治疗策略上存在显著差异。近年来，肿瘤内微生物群在癌症发生和发展中的作用逐渐被揭示，尤其在调控肿瘤微环境、促进转移等方面具有重要功能。然而，多灶性HCC中不同结节间的微生物组成是否存在异质性，以及其如何与宿主遗传和转录特征相互作用，尚不明确。本研究通过多组学方法系统分析了来自58例多灶性HCC患者的242个肿瘤结节和58个癌旁组织，首次揭示了同一患者不同结节中微生物群的显著异质性，并进一步探讨了其与肿瘤进化途径和转移潜能的关联。

研究方法上，团队对每个患者多个肿瘤结节及配对癌旁组织进行了16S rRNA测序、全外显子组测序（WES）和转录组测序（RNA-seq）。通过系统发育分析和突变谱将患者分为IM型、MO型及混合型，并利用微生物组成分析、功能实验和动物模型验证微生物在肿瘤进展中的作用。微生物DNA提取后针对V3–V4区域进行扩增和测序，并通过去污染和标准化流程确保数据质量。宿主基因突变检测采用GATK和MuTect等标准流程，转录组数据分析则使用DESeq2进行差异表达鉴定和GSEA富集分析。此外，还通过体外细胞共培养、小鼠原位移植模型以及无菌小鼠灌菌实验，验证特定细菌对HCC细胞迁移、侵袭和肿瘤生长的影响。

结果显示，多灶性HCC结节间存在显著的微生物组成异质性。同一患者不同结节的微生物群落差异显著，仅3%的患者在不同结节中具有相似的微生物组成。通过定义高变异微生物（HVMs），发现链球菌属（Streptococcus）、寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）和乳杆菌属（Lactobacillus）是最常见的HVMs。进一步通过系统发育分析将患者分为IM-HCC、MO-HCC和混合型，其中IM型结节具有较高的主干突变率和遗传相似性，而MO型则突变共享率极低。微生物群落分析表明，IM结节和MO结节的细菌组成存在显著差异，IM结节的α多样性较低，且富含肠球菌属（Enterococcus）、链球菌属（Streptococcus）和梭杆菌属（Fusobacterium）。利用9个细菌生物标志物构建的随机森林模型能够有效区分IM和MO结节，AUC达到0.795。

图：多灶性HCC的微生物分布

转录组分析发现，IM结节中上皮-间质转化（EMT）通路显著富集，且与IM富集细菌显著相关。例如， Streptococcus anginosus 和 Enterococcus spp. 与EMT相关基因（如CEACAMs、SLC2A1）呈正相关。功能实验表明，与E. faecalis 或 S. anginosus 共培养可显著增强HCC细胞的迁移和侵袭能力。在小鼠原位模型中，这两种细菌亦能促进肿瘤生长和肺转移，并诱导免疫抑制微环境，表现为髓源性抑制细胞（MDSCs）增多和CD8+ T细胞功能下降。通过CODEX多重染色和空间分析，发现细菌富集区域与血管和MDSCs密切接近，提示细菌可能通过血源途径进入肿瘤。无菌小鼠灌菌实验进一步证实，E. faecalis 和 S. anginosus 可从肠道易位至肝脏，并促进HCC进展和EMT标志物表达改变。

本研究表明，多灶性HCC中不同结节的微生物组成具有高度异质性，IM型结节中富集的某些细菌可通过激活EMT通路和塑造免疫抑制微环境促进肝内转移。这一发现不仅深化了对多灶性HCC异质性的理解，也为利用微生物标志物进行分型和治疗提供了新思路。

原始出处：

Lu Y, Xu L, Chen W, Liu W, Zhang Y, Zhou Q, Wang N, Zhang Y, Bai H, Xu S, Huang P, Fu K, Xie W, Liu X, Wang X, Wong CC, Kuang M, Yu J. Intra-hepatic microbial heterogeneity in multifocal hepatocellular carcinoma and its association with host genomic and transcriptomic alterations. Cancer Discov. 2024. doi: 10.1158/2159-8290.CD-24-1259.

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Tags： Cancer Discovery：我国学者揭示微生物群异质性、EMT 通路激活与肝内转移潜能的关联