高通量测序揭示中国西南地区肺腺癌患者组织中微生物群落特征

2023年2月，昆明医科大学附属第一医院胸外科陈小波团队在 Environmental science and pollution research international （IF=5.19）杂志发表了一篇研究型文章。研究使用16S rRNA技术检测40例昆明地区肺腺癌患者肺部菌群，发现双歧杆菌属可能在淋巴结转移和肿瘤进展中发挥重要作用，为肺腺癌诊断提供潜在的生物标志物。

导读

人们通常认为肺部为无菌状态，但最新证据表明，肺部存在一种独特的微生物群，并与肺部肿瘤恶性转化有关。肺部微生物群落与肺癌之间的相互作用尚不明确。目前，肺部微生物研究多集中于痰液或肺泡灌洗液，少有研究集中于肺组织，本研究将肺癌组织作为检测样本，以探究微生物组成与肺癌临床特征之间的相关性。

/ 研究亮点 /

1、检测样本为肺癌组织，较唾液、深痰和肺泡灌洗液样本更能反映肺部微生物的真实情况；

2、分析肿瘤分期、淋巴结转移情况、吸烟状况与肺腺癌患者肺部菌群相关性，发现了特征差异微生物双歧杆菌；

3、首次报道了关于中国西南城市——昆明肺腺癌患者的肺部微生物特征。

/ 研究结果 /

1、肺癌组织样本中鉴定出951个OTUs

在门水平，厚壁菌门（32.4%±12.1%）、变形菌门（24.5%±25.1%）、放线菌门（17.3%±11.3%）、拟杆菌门（16.7%±14.0%）和疣微菌门（3.3%±4.2%）检出占主要优势（平均相对丰度 >1% ）。在属水平，共鉴定出21个属（平均相对丰度 >1% ），其中双歧杆菌属、莫拉氏菌属的相对丰度最高（图 1）。

图1 所有样品中优势菌属的相对丰度分布

2、肺腺癌各分组微生物多样性相似

香农指数是一种衡量群落中物种多样性的参数，结果显示各分组物种多样性没有显著性差异（图 2）。

（分组：N0期与N+期、T1期与T2期、临床分期（I、II、III期）、吸烟与不吸烟）

图2 肺腺癌各分组间的香农指数分析

3、不同分组的微生物群落组成显著性差异

N0组和N+组之间菌群分析明显分离（ p <0.001）（图 3A ），且差异显著（图 3B ）；T1组中的大多数样本相对于T2组更加均匀和聚集（图 3C ），且差异显著（ p <0.001）（图 3D ）；同样地，在临床 I、II和III期分组中，各分期菌群明显分离（图 3E），且任意两组分期中菌群分布存在显著性差异（图 3F）。吸烟者和非吸烟者菌群分布没有显著性差异。

图3 肺腺癌各分组群组成比较

4、肺腺癌各分组差异物种分析

通过LEFSe分析，在N0和N+组中发现8个差异类群，包括2个纲、2个目、3个科、1个属，这些类群均在N+组中有更高的丰度（图 4A）。差异属为双歧杆菌属，其相对丰度水平在两组间差异显著（ p <0.0 5 ）（图 4B ）。

图4 N0 和 N+组的差异物种分析

在T1组和T2组中共发现15个差异类群，包括5个门和10个属。门水平包括拟杆菌门、放线菌门、疣微菌门、变形菌门和梭杆菌门（图 5A）；属水平上，T2组中差异属为莫拉菌属、狡诈球菌属等，T1组差异属为双歧杆菌属、乳酸杆菌属等（图 5B）。

图5 T1与T2分组物种差异分析

/ 总结 /

本研究通过16s rRNA测序，鉴定了肺腺癌患者不同分组（N0期与N+期、T1期与T2期、临床分期（I、II、III期）、吸烟与不吸烟）中肺癌组织的特征微生物，并发现双歧杆菌属的丰度与淋巴结转移和肿瘤进展相关。本研究提示特征微生物可成为一种潜在的肺腺癌诊断标志物。

*本研究使用了迪飞医学mNGS检测技术

参考文献：Chen M, Cui Y, Liu C, Tong X, Wang M, Wu C, Liu Y, Zhao Y, Chen X. Characteristics of the microbiome in lung adenocarcinoma tissue from patients in Kunming city of southwestern China. Environ Sci Pollut Res Int. 2023 Apr;30(17):49992-50001. doi: 10.1007/s11356-023-25528-1. Epub 2023 Feb 14. PMID: 36787077.