文章核心观点 - 西湖大学蔡尚课题组在《Cell》上发表的研究系统性揭示了肿瘤内细菌（瘤内菌）的空间定位（胞内 vs. 胞外）是差异化调控肿瘤免疫微环境及影响乳腺癌肺转移复发的关键独立因素 [3] - 位于肿瘤细胞内的细菌（胞内菌）通过激活肿瘤细胞自身的cGAS–STING–IL17B信号通路，诱导免疫抑制性中性粒细胞，塑造免疫抑制性微环境，促进转移灶的长期存活与复发 [3] - 位于肿瘤细胞外的细菌（胞外菌）则能够诱导具有抗肿瘤功能的中性粒细胞亚群，激活免疫应答，从而抑制肿瘤复发 [3] - 该研究为未来肿瘤诊断与治疗策略的开发提供了新的思路，提示围绕精准清除胞内菌或靶向相关信号通路可能成为新的干预方向 [3][18][19] 研究背景与肿瘤免疫微环境 - 肿瘤免疫微环境的特性是影响患者预后及免疫治疗响应的关键因素，常被类比为“热肿瘤”（免疫激活型）与“冷肿瘤”（免疫抑制型）[2] - “冷肿瘤”通常表现为免疫细胞浸润不足、免疫应答受抑制，导致其对免疫治疗不敏感，这种抑制涉及物理屏障、化学信号及基质细胞间复杂互作 [2] - 肿瘤细胞转移到远端器官时，需调控局部免疫状态以实现生存与复发，因此肿瘤细胞如何调控转移灶的免疫“冷”“热”特性是重要研究议题 [2] - 瘤内菌的存在与区域性免疫抑制性微环境相关，可通过多种方式影响癌细胞行为与免疫细胞功能，但其空间分布异质性如何调控局部免疫应答缺乏系统阐释 [2] 研究体系与前期工作基础 - 该研究以乳腺癌肺转移复发模型为体系 [3] - 2022年，蔡尚课题组已在《Cell》发表论文，首次证实乳腺肿瘤细胞内存在稳定的胞内菌群，并可被肿瘤细胞“携带”至远端器官 [5] - 前期研究发现，这些胞内菌通过调控RhoA–ROCK路径重塑肿瘤细胞骨架，提高肿瘤细胞对液流剪切压力的耐受性，从而增强其在血流环境中的存活和定植能力，促进肿瘤远端转移 [5] - 本次研究在此基础上，进一步关注肿瘤胞内菌在转移复发阶段是否通过重塑远端转移灶免疫微环境来影响术后复发风险 [7] 研究模型与技术平台建立 - 研究团队构建了体外类器官-细菌共培养系统，并引入特异清除胞外菌的抗生素，实现了严格的胞内菌类器官模型，为后续免疫调节实验建立了技术平台 [8] - 荧光3D成像以及电镜成像均证实了此胞内菌模型的鲁棒性 [8] 胞内菌与肿瘤复发及免疫抑制的关联 - 在临床前小鼠模型中，胞内菌的存在是肿瘤长期复发的关键因素 [9] - 通过胞内菌类器官模型尾静脉回输的肿瘤复发实验显示，抗生素清除胞内菌可将乳腺癌肺部复发率从65%降到6.7% [9] - 在小鼠乳腺癌术后复发模型中，清除胞内菌的抗生素可显著降低肺转移复发率，复发率从80%降到20% [9] - 相应效应在免疫缺陷小鼠中明显减弱，提示肿瘤胞内菌促发转移复发主要依赖宿主免疫系统，而非单纯调节肿瘤细胞增殖能力 [9] 胞内菌与胞外菌对免疫细胞的差异化影响 - 单细胞RNA测序揭示，胞内菌与胞外菌对肺部转移灶免疫细胞组成有差异化影响 [11] - 胞内菌、胞外菌均能引起中性粒细胞在肺部的显著富集 [11] - 胞内菌诱导的中性粒细胞呈现典型髓源抑制性细胞样转录特征，高表达S100a8/a9、Arg1、Ptgs2、Pd-l1等免疫抑制相关基因，抑制CD8+ T细胞的功能 [11] - 胞外菌诱导的中性粒细胞，其基因表达谱更偏向抗感染和抗肿瘤功能 [11] 关键分子信号通路解析 - 对携带和不携带胞内菌的肿瘤细胞进行转录组与通路分析发现，前者中cGAS–STING相关固有免疫通路及IL-17相关信号显著激活 [12] - 实验证实，只有定位于肿瘤细胞胞质的活细菌，才会诱导异常胞质双链DNA的累积和cGAS–STING通路活化，细菌的入侵是有效释放双链DNA到胞内以及激活cGAS-STING的必要条件 [12] - 肿瘤细胞特异的内源性IL-17B被鉴定为关键介质，阻断cGAS、STING或IL-17B均可显著降低免疫抑制性中性粒细胞比例，恢复T细胞功能，并减弱胞质细菌对转移复发的促进作用 [12] 细菌空间定位决定免疫效应走向 - 比较同种肿瘤相关细菌位于细胞外与侵入胞质两种情形的影响表明，胞外菌或其组分不能有效激活肿瘤细胞内STING通路，却可以诱导具有吞噬与抗原呈递功能的中性粒细胞亚群，提高局部抗肿瘤免疫活性 [13] - 对于肿瘤相关细菌而言，空间定位是决定其免疫学效应的关键因素：胞内菌倾向通过IL-17B-中性粒细胞轴促进免疫逃逸和复发，而胞外菌更接近经典病原相关刺激，能够增强抗肿瘤免疫 [14] 人源体系验证与临床相关性 - 在人源体系中，从乳腺癌患者肿瘤组织中分离出的肿瘤相关细菌与人乳腺癌细胞共培养，可观察到STING和IL-17相关通路同样被激活 [15] - 健康志愿者来源中性粒细胞仅当暴露于“曾被活细菌入侵的肿瘤细胞”条件培养基时，才会获得G-MDSC样抑制性转录谱；外源补充重组人IL-17B即可在无细菌条件下诱导类似表型 [15] - 在配对乳腺癌患者组织样本分析中，肿瘤组织内细菌信号强度与MPO⁺中性粒细胞浸润呈显著正相关 [15] - 在大型乳腺癌队列中，基于细菌入侵、STING活性和IL-17通路构建的基因表达谱与中性粒细胞应答相关，并与较差的预后显著相关，提示该信号轴在跨物种和临床队列中具有保守性和临床相关性 [15] 研究意义与未来展望 - 该系列研究系统解析了乳腺癌肿瘤菌群在肿瘤细胞力学适应和免疫调控两个层面的关键作用 [18] - 研究表明，肿瘤相关细菌并非简单的“伴随菌群”，而是在特定空间定位和信号背景下，能够显著影响转移定植和免疫逃逸结局的重要生物学因素 [18] - 瘤内菌的致病能力不仅与菌种相关，同时也与具体菌株的入侵能力息息相关 [18] - 未来，围绕精准清除或限制肿瘤胞内菌入侵、靶向IL-17B及免疫抑制性中性粒细胞、优化术后抗生素及免疫治疗组合策略等方向的深入研究，有望为乳腺癌及其他实体瘤的转移复发防控提供新的干预靶点和治疗思路 [19]