肺腺癌的淋巴转移特征表现为微生物群与上调基因集之间的关联，这些基因集参与了肿瘤的迁移和发育过程

《Chinese Medical Journal》：Lymphatic metastasis of lung adenocarcinoma characterized by network with correlations between microbiota and upregulated gene sets involved in tumor migration and development

　　致编辑：肺癌是全球癌症死亡的主要原因。最常见的肺癌病理亚型是肺腺癌（LUAD）[1]。遗传和表观遗传变异以及肠道和肿瘤内微生物群对肺癌的易感性和转移过程具有重要影响。因此，我们回顾性地研究了LUAD患者的分子特征，以确定肿瘤内微生物群是否影响淋巴结转移。本研究得到了榆林市第一人民医院伦理审查委员会的批准（批准编号：YLSY-IRB-SR-2024122）。由于本研究的回顾性特性，无需患者签署知情同意书。我们从癌症基因组图谱（Cancer Genome Atlas）、cBioPortal以及一个公开可获取的数据集（ftp://ftp.microbio.me/pub/cancer_microbiome_analysis/）中收集了LUAD患者的基因组、转录组、微生物和临床数据。没有微生物或RNA-seq数据的样本被排除在分析之外。根据肿瘤分期，LUAD患者被分为两组：LN+（T ≥1N >0M0）和LN–（T ≥1N0M0）[补充图1A，https://links.lww.com/CM9/C726]。研究方法详细记录在补充文件中（https://links.lww.com/CM9/C726），研究流程见补充图1A（https://links.lww.com/CM9/C726），共有458名患者参与，其中LN+组152名，LN–组306名[补充表1和2，https://links.lww.com/CM9/C727]。两组患者的基线特征相似[补充表1，https://links.lww.com/CM9/C727]。在纳入的研究患者中，60岁及以上的患者占332名（72%），女性250名（55%），吸烟者317名（69%）[补充表1，https://links.lww.com/CM9/C727]。LN转移患者的死亡风险是LN–患者的2.59倍（风险比[HR]：2.59，95%置信区间[CI]：1.89–3.55；P <0.001）[图1A]。图1显示：存在淋巴结转移的患者中，微生物群与促进肿瘤迁移和发展的基因集之间存在相关性网络。(A) 有淋巴结转移的肿瘤患者的总生存期较短。(B) 驱动肺癌进展的基因表达水平与淋巴结转移状态之间的关联。(C) 基因集富集分析显示富集的生物标志基因集。(D) 在属水平上对细菌丰度进行排名。* P值 <0.05。(E) 通过效应大小的线性判别分析得到的分类系统树，显示LN+组和LN–组细菌群落之间的分类关联。每个节点代表一个特定的分类类型。红色和蓝色节点分别表示在LN+组中比LN–组中丰度更高的分类类型，在LN–组中比LN+组中丰度更高的分类类型。(F) 从LN+组和LN–组之间差异性表达的特征计算出的线性判别分析得分。特征选择的标准是|线性判别分析得分 >3。(G) LN+组和(H) LN–组中基因集与微生物群生物标志物之间的相关网络。每条线代表一对微生物-基因的相关性，红色和蓝色线条分别表示正相关和负相关。节点大小与相关程度成正比；绿色、红色和蓝色节点分别代表基因、LN+微生物和LN–微生物生物标志物。基因集富集分析中的生物标志基因集（H1–H7）被纳入微生物群-生物标志物网络。NE：未评估；LN+：T ≥1N >0M0；LN–：T ≥1N0M0。

突变分析发现了166,613个单核苷酸变异、4811个插入/缺失和2562个插入突变。最常见的突变基因包括TP53（48%）、TTN（47%）、MUC16（41%）、CSMD3（37%）和RYR2（36%）[补充图1B，https://links.lww.com/CM9/C726]。这些突变在LN+组和LN–组之间的频率无显著差异。没有已知驱动肺癌的基因与转移相关[图1B]。特征4（与吸烟相关）是主要的致癌突变特征[补充图1C，https://links.lww.com/CM9/C726]。在LN+组中，包括Myc靶点、E2F靶点、G2M检查点、有丝分裂纺锤体、上皮-间充质转化（EMT）、糖酵解和氧化磷酸化在内的几个关键基因集在转录组水平上过度表达[图1C]。两组之间的五个免疫学指标无明显差异。分析免疫细胞组成发现，LN+组的抗癌状态较弱，其特征是CD8+ T细胞和自然杀伤（NK）细胞水平降低，同时M0巨噬细胞上调[补充图2A、B，https://links.lww.com/CM9/C726]。这一观察表明这些基因集和免疫细胞可能在促进淋巴结转移中起作用。基于Bray–Curtis距离，我们未发现两组在微生物α-多样性（P >0.05）或β-多样性指数（P = 0.156）方面存在显著差异[补充图3A、B，https://links.lww.com/CM9/C726]。LN–组中Listeria支系的相对丰度较高，该组包括Firmicutes门、Bacilli、Bacillales、Listeriaceae和Listeria[图1D、E；补充图3C和D，https://links.lww.com/CM9/C726]。Terrabacter、Bordetella、Listeria、Luteibacter、Proteus、Chlamydia、Klebsiella和Bacteroides在LN–组中的丰度明显高于LN+组，可能是潜在的微生物生物标志物。相反，Aeromonas和Neisseria在LN+组中的丰度高于LN–组[图1F]。在LN+组中检测到Listeria与M2巨噬细胞丰度之间的强相关性[补充图4A、B，https://links.lww.com/CM9/C726]，表明它们可能增强致癌炎症状态。这种富集和微生物多样性的组合为我们提供了关于LUAD中细菌与基因表达谱之间关系的见解。比较LN+组和LN–组之间的细菌生物标志物网络显示出拓扑结构的差异：LN+组的网络紧密相连[图1G，补充表3，https://links.lww.com/CM9/C727]，而LN–组的网络连接较弱[图1H，补充表S4，https://links.lww.com/CM9/C727]。专注于Aeromonas和Listeria的子网络在连通性方面存在显著差异。在LN+网络中，Aeromonas与氧化磷酸化和Myc靶基因集呈正相关。这些与Listeria的连接主要存在于LN+网络中[补充图5A、B，https://links.lww.com/CM9/C726]。在LN+网络中，Listeria与能量代谢（糖酵解和氧化磷酸化）相关基因集以及肿瘤迁移（EMT）基因集呈显著负相关。然而，Listeria的丰度与细胞周期相关（G2M检查点 và cóc spindle）基因集呈正相关。LN+组中Listeria的丰度明显低于LN–组，表明Listeria丰度的降低会激活能量代谢和肿瘤细胞迁移，从而促进淋巴结转移。在中国LUAD队列中，淋巴结中的Listeria丰度高于肿瘤病变和邻近组织[补充表5，https://links.lww.com/CM9/C727]。基因集富集分析证实了肿瘤和淋巴结中LUAD生物标志物（如Myc靶点、E2F靶点、G2M检查点、有丝分裂纺锤体和糖酵解）的显著上调。我们的发现表明Listeria在肿瘤和转移性淋巴结网络中作为一个核心节点。此外，LN–组中Listeria的丰度与Myc和E2F靶基因集呈负相关[补充图6A–F，https://links.lww.com/CM9/C726]。因此，Listeria与不同肿瘤生态位生物标志物之间的多重相关性进一步增加了我们对LUAD发生相关机制的理解。下呼吸道共生细菌（如Veillonella和Streptococcus）与IL17和ERK/PI3K等特定途径的上调之间的相互作用可能促进了LUAD的进展[2,3]。然而，关于微生物群如何促进淋巴结转移的具体机制的证据仍有限。我们的研究表明，淋巴结转移性LUAD的特点是微生物群与肿瘤迁移相关生物标志物之间的相互作用。我们在中国的一组LUAD患者中确定了原发肿瘤、邻近组织和淋巴结组织中微生物群之间的不同关系。Listeria可能像肿瘤内微生物群一样，通过调节肿瘤生态系统来影响乳腺癌的转移[4]。某些有益细菌可以触发髓系细胞产生白细胞介素（IL）-1β和IL-23，从而促进特定免疫细胞Vγ6/Vδ1/γδT细胞的生长和活化，这些细胞会产生白细胞介素-17（IL-17），进而促进炎症[5]。微生物群生物标志物（如Aeromonas和Listeria）可以重塑宿主的免疫环境。Aeromonas与CD8+ T细胞之间的强烈关联也支持微生物诱导肿瘤进展的观点。Listeria与M2巨噬细胞之间的联系表明微生物群重塑了先天免疫并促进了淋巴结转移。此外，可以工程化Listeria作为递送系统来触发针对肿瘤的特定免疫反应。CD8+ T细胞的耐受性类似于来自肿瘤引流淋巴结的干细胞样细胞，并且可以通过使用Listeria monocytogenes注射诱导的Myc介导的蛋白质翻译而被破坏[6]。因此，肿瘤内微生物群可能是调节肿瘤环境的靶点。淋巴结转移是LUAD远处转移的关键因素。一般来说，淋巴结转移涉及四个主要步骤：血管内皮生长因子（VEGF）-C/VEGF-D/VEGFR-3轴调节的肿瘤周围淋巴血管生成，趋化因子辅助的肿瘤细胞向淋巴血管迁移，肿瘤诱导的淋巴结淋巴血管生成，以及淋巴结中血液和淋巴血管的形态和功能变化。此外，肠道微生物群刺激潘氏细胞（Paneth cells）的分泌，调节肠系膜淋巴结中的淋巴血管增殖，这是淋巴结转移的先决条件。进一步研究了微生物群对肿瘤迁移的调控作用，这种调节是通过影响能量代谢和EMT途径实现的。我们的结果强调了微生物群在淋巴结转移中的重要性。由于本研究的回顾性特点，我们无法确定肿瘤内微生物群作用于转移和免疫环境重塑的具体机制。应进行临床前模型和前瞻性研究以确定微生物群在激活抗肿瘤免疫中的作用。

利益冲突：无。