腫瘤組織和細(xì)胞中存在細(xì)菌？ 5張圖就搞定9+的純生信文章，教您探究菌群與腫瘤免疫微環(huán)
?
? 腫瘤微環(huán)境近幾年非常熱門，小云也給大家分享了很多純生信研究的切入角度，今天要介紹的是腫瘤菌群微環(huán)境。
? ? 我們知道，在各種腫瘤中，腸癌與腸道菌群的研究是最多的，畢竟腸癌是“浸潤”在腸道菌群的環(huán)境中嘛，加上腸道菌群的熱點加持，自然是我們首先想到的。今天給大家介紹個不一樣的方向，腫瘤組織以及腫瘤細(xì)胞中的細(xì)菌研究，歡迎今天的主角登場。
? ? 說起腫瘤中的細(xì)菌，那來頭也不小。Science雜志專門以封面文章報道了腫瘤中不僅有細(xì)菌，而且菌群還存在腫瘤特異性——不同的腫瘤樣本，細(xì)菌的種類也有區(qū)分。該項報道還指出，腫瘤中的細(xì)菌大多數(shù)都位于細(xì)胞內(nèi)，不僅是在腫瘤細(xì)胞內(nèi)，在腫瘤中的免疫細(xì)胞內(nèi)也發(fā)現(xiàn)細(xì)菌。雖然這些細(xì)菌對腫瘤的影響尚不完全清楚，但是細(xì)菌的存在卻早已是研究事實（PMID: 32467386）。
? ? 結(jié)合上述Science文章中報道腫瘤浸潤免疫細(xì)胞中存在細(xì)菌，那么腫瘤菌群微環(huán)境與腫瘤免疫微環(huán)境兩個熱點就可以自然的結(jié)合起來。
? ? 那么今天給大家分享的這篇文獻(xiàn)和思路，是基于網(wǎng)絡(luò)公開數(shù)據(jù)的生信分析，不需要我們自行收集臨床樣本去測序，性價比極高，希望能幫助到大家。（如果沒有分析思路或者文獻(xiàn)復(fù)現(xiàn)有困難，可以找小云，超多創(chuàng)新性高的分析思路和分析服務(wù)供你選擇?。?/strong>
l?題目：多組學(xué)整合分析揭示梭桿菌在頭頸癌炎癥免疫微環(huán)境中的關(guān)鍵作用
l?雜志：Microbiology Spectrum
l?影響因子：IF=9.04
l?發(fā)表時間：2022年8月
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 數(shù)據(jù)信息
? ? ?數(shù)據(jù)類型? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?數(shù)據(jù)庫? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?數(shù)據(jù)類型
? ? HNSC, ESCA, STAD, READ和COAD? ? ?TCMA? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??測序數(shù)據(jù)和臨床信息? ? ? ? ? ? ? ? ? Gene expression, miRNAs, DNA CNV,methylation, ATAC-seq?UCSC 測序數(shù)據(jù)和臨床信息? ? ? ?HNSC患者的病毒學(xué)特征? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??VirusScan? ? ? ? ? ? ? ? ? ?測序數(shù)據(jù)和臨床信息?? ? ? ? ? ? ??HNSC患者WGS數(shù)據(jù)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??TCGA? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??測序數(shù)據(jù)和臨床信息
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 研究背景
? ? 腫瘤微生物組作為腫瘤微環(huán)境（TME）中的重要組分，被認(rèn)為對腫瘤有深遠(yuǎn)影響。作者對癌癥微生物圖譜（TCMA）數(shù)據(jù)庫中1772名患者的3689份口咽、食管、胃腸和結(jié)腸組織樣本進行了全面的多組學(xué)挖掘分析，以揭示各種癌癥的微生物特征及其潛在機制。研究發(fā)現(xiàn)頭頸部鱗狀細(xì)胞癌（HNSC）的腫瘤組織中，梭桿菌出現(xiàn)顯著富集，且梭桿菌的含量與腫瘤炎癥反應(yīng)正相關(guān)，與患者的預(yù)后較負(fù)相關(guān)。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?分析結(jié)果
1. 對各種癌癥的癌和癌旁組織中微生物多樣性進行比較
? ? 作者對TCMA數(shù)據(jù)庫中各種腫瘤組織的基因組重測序（WGS）數(shù)據(jù)進行了二次分析，挖掘樣本中存留的微生物特征。結(jié)果鑒定出這些腫瘤組織中的細(xì)菌主要屬于擬桿菌門、厚壁菌門、梭桿菌門和螺旋菌門。值得注意的是，HNSC組織比其他癌癥類型具有更多的細(xì)菌種類（圖1A）。
? ? 除了HNSC中，癌（PT）比癌旁（STN）組織的α多樣性低之外，其余腫瘤的癌和癌旁菌群無顯著差異（圖1B）。β多樣性顯示五種癌癥的微生物群存在顯著差異（圖1C）。limma測試發(fā)現(xiàn)，梭桿菌屬、Peptoanaerobacter屬和葡萄球菌在HNSC中富集（圖1D）。
?
圖1 對腫瘤組織中菌群的分析和比較
2.以免疫特征對HNSC患者進行聚類分析
? ? 將腫瘤組織中的菌群組成與患者的免疫特征（比如淋巴結(jié)狀態(tài)、B細(xì)胞受體(BCR)多樣性和T細(xì)胞受體(TCR)多樣性等）進行相關(guān)性分析（圖2A），最終發(fā)現(xiàn)HNSC腫瘤中高豐度的腫瘤菌群與腫瘤的免疫抑制具有相關(guān)性?；趯NSC的TME特征進行GSVA分析，將HNSC患者被分為三組，并且這3組的存在顯著的生存差異（圖2B-C）。limma分析發(fā)現(xiàn)，與Cluster 2的HNSC患者相比，Cluster 3患者富含多種梭桿菌屬微生物，如Fusobacterium?Nucleatum和Fusobacterium periodonticum（圖2G）。
圖2 對HNSC患者的聚類分析及差異菌群比較
3. 分析HNSC腫瘤中的菌群與炎性TME關(guān)聯(lián)性
? ? 通過整合分析HNSC患者的TME特征、免疫檢查點、病毒豐度和腫瘤中浸潤的菌群，我們發(fā)現(xiàn)Cluster 1和Cluster 3患者腫瘤中浸潤的細(xì)菌主要是與粒細(xì)胞、M1特征、血管生成、和B7-H3呈現(xiàn)正相關(guān)；腫瘤中的菌群與MHCII、效應(yīng)細(xì)胞、TIGIT和PD-1的特性呈負(fù)相關(guān)（圖3D）。
圖3不同群體的HNSC患者腫瘤中的菌群與炎性的相關(guān)性分析
4. HNSC中菌群浸潤相關(guān)的炎癥基因表達(dá)分析
? ? 基于ImmPort數(shù)據(jù)集，比較不同患者群體的免疫調(diào)節(jié)基因，發(fā)現(xiàn)EREG、IL1A/B和INHBA等基因在Cluster 3中的表達(dá)比在Cluster 2更高；而CD79A、TNFRSF17、CCL19等在Cluster 3中降低（圖4A）。對Cluster 3患者群體的富集菌群與差異表達(dá)基因進行相關(guān)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建（圖4B）。
圖4 對HNSC患者Cluster 3群體進行腫瘤菌群與炎性基因的相關(guān)性分析
5. HNSC菌群浸潤相關(guān)炎癥基因的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
? ? 比較HNSC患者的Cluster 2和Cluster 3群體的差異表達(dá)lncRNA；并基于R starBase數(shù)據(jù)庫計算lncRNA介導(dǎo)的ceRNA通路（LINC00707，hsa-miR-539-5P，EREG）（圖4 A）；分析發(fā)現(xiàn)LINC00707表達(dá)與梭桿菌屬之間的Spearman具有顯著相關(guān)性（圖4 B）；在TCGA泛癌數(shù)據(jù)集中比較LINC00707在腫瘤和正常組織中的表達(dá)譜（圖4 C）。
圖5 HNSC菌群浸潤相關(guān)炎癥基因的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章小結(jié)
? ? 通過這篇文章，我們可以看到一個大趨勢，做微生物不僅僅只是可以關(guān)注腸道菌群，實際上身體多個器官或者部位都存在著微生物，這顯然是一個大的課題方向。
相比于腸道菌群，組織器官中的菌群有幾大優(yōu)點：
? ? 1）腸道菌群的干擾因素較多，比如宿主基因型、抗生素使用、患者的地域差異等因素都會較大的影響菌群變化，對于生信挖掘造成一些影響。而組織樣本的菌群，相對更穩(wěn)定，更適合進行各組學(xué)數(shù)據(jù)的整合比較；
? ? 2）組織樣本的菌群，不是一定要菌群的測序數(shù)據(jù)（16s或者宏基因組），只用額外注釋組織樣本的WGS測序或者轉(zhuǎn)錄組測序即可，可以說是廢物利用了。而宿主的組織樣本測序數(shù)據(jù)是巨量的，提供了源源不斷的數(shù)據(jù)挖掘素材；
? ? 3）相比于腸道菌群的間接作用，組織樣本中的菌群作用方式更直接。對于非腸道疾病，腸道菌群一般是通過代謝物的方式間接發(fā)揮作用，而組織樣本中的菌群則可以直接影響到組織中的基因表達(dá)，作用方式更加直接。
? ? 4）非腫瘤疾病也可以使用組織樣本測序數(shù)據(jù)進行菌群挖掘，可采用疾病診斷模型構(gòu)建等思路，也可以做發(fā)病機制等基礎(chǔ)研究路線。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 小云悄悄話
? ? 綜合來講，組織樣本的菌群數(shù)據(jù)挖掘是個好思路，疾病限制低，測序類型豐富，是一片藍(lán)海，廣闊天地大有作為！有想法的朋友盡快上車，時不我待呀！
如果你還苦惱于生信沒有思路，或者嫌分析方法太過簡單、太過老套，想要創(chuàng)新思路的，或者對新的熱點方向感興趣的小伙伴快來聯(lián)系小云吧。
小云可以提供如下服務(wù)：免費評估服務(wù)、付費設(shè)計服務(wù)、定制化生信分析等。超多個性化、創(chuàng)新性高的分析思路供你選擇！
