
关于细菌或病毒与癌症的关系,已经有较多的研究涉及。国际癌症研究中心曾指出,世界上约1/6癌症的罪魁祸首是细菌和病毒。在导致人体癌变的病原微生物中,最主要的有4种,它们分别是乙肝和丙肝病毒(肝癌)、人类乳头瘤病毒(宫颈癌和头颈部癌)、EB病毒(鼻咽癌)以及幽门螺杆菌(胃癌与黏膜相关性淋巴瘤),这些病原微生物和癌症发病具有明确的关系。统计表明,仅这几种病原体就导致每年全球数百万人患上了癌症。
然而,你听说过吗?大部分肿瘤细胞中存在真菌!
那么,真菌的存在和癌症发生、发展又有什么关系?与癌症治疗和预后有什么关联?
2022年9月29日,世界顶级医学期刊CELL全文在线发表以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的 Lian Narunsky-Haziza 博士团队的一项研究,发现在所研究的所有癌症类型中都检测到真菌的存在,并且这些真菌通常都在肿瘤细胞内。
研究人员对来自四个国际队列的 17,401 个组织、血液和血浆样本中的癌症菌群进行了多种方法的检测,结果发现,绝大部分肿瘤细胞内都有真菌的存在,不同肿瘤组织内真菌组成也有较大差异。这一重大发现对于揭示有关肿瘤中真菌分布、类型与免疫细胞的关联,以及潜在诊断、治疗和预后价值具有重大意义。
1、真菌检测方法:多种方法都检测到肿瘤细胞内霉菌的存在
目前,由于还没有任何一种方法可以实现对所有真菌进行准确检测,因此研究者整合了四种灵敏度和特异性各异的染色方法,以提高检测的准确度和检测效率,包括:(1)真菌细胞壁特异性抗β-葡聚糖抗体;(2) 抗曲霉菌及其他真菌抗体;(3) 针对三个保守的真菌rRNA序列进行荧光原位杂交(FISH)检测;(4) 真菌细胞壁特异性 Gomori 甲胺银 (GMS) 染色(有一定假阳)。通过对黑色素瘤、胰腺癌、乳腺癌、肺癌和卵巢癌组织微阵列(芯片)染色检测来观察人类肿瘤中的真菌。
2、35种癌症细胞内均检测到霉菌的存在
研究者对之前曾行细菌检测的两个大型癌症样本队列(WIS)分析了真菌 DNA检测。第一个队列,包含1183个福尔马林石蜡固定标本或冷冻肿瘤组织样本,含盖八种肿瘤组织类型(乳腺癌,肺,黑色素瘤,卵巢,结肠,脑,骨和胰腺),以及非癌性正常乳腺组织。针对真菌 5.8S 核糖体基因(真菌的特异性基因)的定量聚合酶链反应 (qPCR) 方法检测了261 个肿瘤样本和 137 个阴性对照样本的真菌 DNA。结果显示虽然不同肿瘤真菌负荷(数量)有所差异,但所有接受检测肿瘤标本都具有比阴性对照更高的真菌负荷;乳腺癌和骨癌真菌DNA含量最高(见图1)。
第二组数据包括来自癌症基因组图谱(TCGA)数据库的全基因组测序(WGS)和转录组测序(RNA-seq)数据。该数据库包含11,955个微生物(具有320个真菌菌落)基因组。
结果显示,在15,512个样本(WGS:4,736;RNA-seq:10,776)的检测中,有15,065(97%)含有真菌。
3、真菌与不同癌种表型、生存期以及抗肿瘤治疗反应的关系密切
通过对WIS 队列标本的真菌检测,并与相关患者的疾病表型、患者生存和治疗反应进行关联研究,结果发现:
1)不同肿瘤中真菌菌落类型或真菌DNA组学具有较大差异。在乳腺癌中,球形枝孢菌和枝孢菌属在 50 岁以上患者的肿瘤中具有更高的丰度;球形枝孢菌在HER2阴性肿瘤具有较高的丰度;与从不吸烟患者相比,吸烟的肺癌患者肿瘤细胞内曲霉属和伞形孢菌真菌丰度更高;酵母菌属子囊菌与担子菌在结肠癌中最高,而马拉色菌在黑色素瘤中最丰富。
2)不同类型真菌与患者的生存期有明显的关联。如:与马拉色菌阴性乳腺癌患者相比,马拉色菌阳性患者生存期(OS)明显缩短;在卵巢癌中,肿瘤内褐藻科或褐藻菌属阳性患者的无进展生存期 (PFS) 显著缩短,中位 PFS 从 498 天缩短至 135 天。见图2。
通过对真菌与转移性黑色素瘤免疫治疗反应的关联的研究,发现尽管真菌丰富度没有显著变化(p=0.88,两侧 Wilcoxon 检验),但 Capnodiales(煤炱目)及其属枝孢菌丰度较高患者免疫应答显著减弱,甚至无应答。总的来说,这种不同丰度、癌症类型相关性特异性真菌群落或真菌DNA组学在肿瘤细胞中是普遍存在的。
4、肿瘤细胞内霉菌与细菌存在共生和相互作用。
通过对两组队列标本中真菌组与细菌组数据的比较分析,显示大多数情况下,真菌和细菌在肿瘤细胞内存在共生现象。最明显的例子是乳腺癌,有96.5%(82/85)呈现真菌-细菌共存。这种共生共存的关系有何意义,目前还不清楚。
5、真菌与肿瘤患者的预后及治疗反应
该研究揭示了肿瘤中特定真菌的存在与相关肿瘤对抗肿瘤治疗反应及患者生存期之间有一定关联。例如,肿瘤中含有马拉色菌的乳腺癌患者的生存期远低于不含这种真菌的患者。与年轻的乳腺癌患者相比,Cladosporium(枝孢属或芽枝霉属)真菌更容易见于老年乳腺癌患者;与不吸烟者相比,Agaricomycetes(伞菌纲)属真菌更常见于吸烟的肺癌患者;相比于免疫治疗无效的患者,Capnodiales(煤炱目)菌属在对免疫治疗有效的恶性黑色素瘤患者具有更高的检测率。见图3。
6、无细胞真菌DNA检测可以实现肿瘤疾病的早期诊断。
肿瘤细胞中真菌成分和DNA相对稳定,与肿瘤分期关系不大。通过对肿瘤患者血液样本的检测,研究者发现人类血液中存在特定真菌和细菌 DNA,这些检测到的真菌DNA成分,只与肿瘤的特定类型有关,而与肿瘤的分期没有明确关系。这一发现表明,可以通过测量血液中的微生物DNA为癌症的早期诊断提供思路。
总结:1)本研究首次在多个癌种的组织、血液、血浆样本中检测到不同类型的真菌菌落或真菌DNA,证实了真菌在肿瘤细胞中的广泛存在,真菌存在呈现肿瘤类型特异性分布;2)观察到了不同真菌与肿瘤表型、免疫治疗反应以及生存期(OS)存在密切关系;3)无细胞真菌DNA可以在血液或血浆样本中稳定存在和检测到,且与肿瘤分期没有关系,进而提示真菌检测可能有助于不同肿瘤的早期诊断和预后提高。
如同乙型肝炎病毒之与肝癌的诊断和预防,肿瘤细胞内真菌的发现,对于癌症的诊断、预后判断、早期诊断甚至针对性治疗和预后改善,具有不可估量的重大意义。