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。

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。

参考资料：

[ 1 ] Granda D, Szmidt MK, Jarmuzek-Orska P, Kaluza J. Dietary predictors of premenstrual syndrome: protective role of nuts, seeds, and legumes, and adverse role of sugar and sweets.   Nutrition. 2025;138:112835. doi:10.1016/j.nut.2025.112835

撰文 | 梅斯医学

编辑 | 木白

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