综述：从微生物到医学：微生物群分析如何塑造癌症治疗的未来

《General Hospital Psychiatry》：From microbes to medicine: How microbiota profiling is shaping the future of cancer therapy

微生物组在精准癌症治疗中的作用：通过宏基因组学、代谢组学和机器学习等技术，揭示微生物组与癌症发生、治疗反应及预后的关联，探索粪菌移植、益生菌等干预手段的临床潜力，同时需解决个体差异、标准化缺失和伦理问题。

　　

安娜·阿卜杜尔沙希（Anna Abdolshahi）| 拉姆丁·纳德里安（Ramtin Naderian）| 哈梅德·塔赫马塞比（Hamed Tahmasebi）| 埃尔哈姆·帕拉安达瓦吉（Elham Paraandavaji）| 穆罕默德·阿明·赫马蒂（Mohammad Amin Hemmati）| 赛塔耶什·卡沙尼普尔（Setayesh Kashanipoor）| 马吉德·埃斯拉米（Majid Eslami）

食品安全研究中心（盐相关研究），伊朗塞姆南医科大学（Food Safety Research Center, Salt-related Studies, Semnan University of Medical Sciences, Semnan, Iran）

摘要

微生物群分析在推进个性化癌症治疗方面越来越受到重视。除了识别微生物生物标志物外，本文还将微生物群分析视为精准肿瘤学中的一个动态且具有功能性的工具，它既能用于患者的分层，也能通过治疗手段进行调节以提高治疗效果。通过揭示宿主与微生物群之间的相互作用机制，本文阐明了它们对癌症发生、肿瘤进展和治疗结果的影响。本文综合了基于微生物组的癌症治疗策略的最新进展、面临的挑战以及未来的发展方向。本研究采用了叙述性综述的方法，整合了PubMed、Web of Science和Scopus数据库中经过同行评审的文章中的研究成果，具体搜索策略详见方法部分。研究重点关注微生物群分析在癌症治疗中的作用及其相关治疗意义。微生物群分析有助于详细了解微生物生态系统及其在癌症发生和治疗中的作用。下一代测序技术、代谢组学和机器学习方法显著增强了微生物生物标志物的发现能力。新兴的以微生物群为基础的干预措施，如粪便微生物群移植和益生菌疗法，在改善免疫疗法和化疗效果方面显示出潜力。然而，临床应用仍面临个体差异、缺乏标准化以及伦理复杂性问题等挑战。微生物群分析为个性化癌症治疗带来了一场革命。本文总结了基于微生物组的分析技术的最新进展，并探讨了其在癌症诊断、治疗和免疫调节方面的应用前景。

章节摘录

癌症研究中微生物群分析的引言

人类微生物组在调节癌症风险、进展和治疗反应方面起着关键作用。最新研究表明，复杂的微生物群-宿主相互作用影响着免疫调节和治疗结果。尽管取得了显著进展，但微生物组科学在肿瘤学中的应用仍然有限，这凸显了需要综合性的综述来整合技术、机制和临床见解（Akbar等人，2022年）。

微生物组分析工具的创新

微生物组分析工具的最新进展极大地推动了个性化医学的发展，使得根据个体微生物组特征制定定制化的治疗方案成为可能。这些创新包括先进的测序技术、机器学习（ML）和分子工具，它们有助于更深入地理解宿主与微生物群之间的相互作用。另一种关键方法是使用无目标测序技术的宏基因组学方法来研究微生物基因组的存在情况。

微生物群分析在癌症诊断中的应用

基于前文讨论的分析进展，基于微生物组的诊断方法利用这些技术以高灵敏度和特异性检测癌症特异性微生物特征。微生物组谱型正成为早期癌症检测的有力工具，利用与恶性肿瘤相关的独特微生物特征。这些应用展示了测序、代谢组学等技术如何应用于癌症检测。

个性化癌症治疗：微生物群分析的作用

人类肠道微生物群与其周围环境的关系从幼年时期就开始了。目前，关于人类肠道微生物群与影响全身健康的癌症治疗之间联系的研究仍存在不足（Yang等人，2024a；Leng等人，2021年）。

科学和技术障碍

饮食、抗生素使用、体重指数（BMI）以及同时使用的药物等因素增加了分析治疗后的微生物组动态的复杂性。Gopalakrishnan及其同事在2018年的研究中，采样时间跨度较长，并采用了多种方法来区分对治疗有积极反应的个体和没有反应的个体，或评估治疗效果。

基于微生物组的癌症治疗的伦理和监管考量

基于微生物组的癌症治疗（MBCTs）面临的伦理挑战涉及个人身份、自主权、风险、安全性和隐私等问题。改变微生物组（常被称为“我们的第二基因组”）可能会影响个体的身心健康和身份认同。从自主权的角度来看，患者需要充分了解MBCTs的潜在风险和长期影响，以便做出明智的决定。

结论

将微生物群分析应用于癌症研究和治疗是一种新的方法。测序技术、机器学习和分子研究的进步使得发现与癌症发展、演变及治疗结果相关的微生物特征变得更加容易。这些发现强调了微生物群作为治疗靶点和诊断生物标志物的双重作用，为个性化癌症治疗开辟了新的可能性。

缩写说明

AI	人工智能
ATT	雄激素靶向治疗
AUROC	接收者操作特征曲线下面积
CECS	结肠上皮细胞
cmDNA	细胞质膜相关DNA
CRC	结直肠癌
CTLA-4	细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4
DNA	脱氧核糖核酸
ELSI	伦理、法律和社会影响
FMT	粪便微生物群移植
GNRH	促性腺激素释放激素
GPCR	G蛋白偶联受体
LC-MS	液相色谱-质谱联用
MBCT	基于微生物组的

CRediT作者贡献声明

安娜·阿卜杜尔沙希（Anna Abdolshahi）：撰写初稿、数据可视化、研究设计、概念构思。 拉姆丁·纳德里安（Ramtin Naderian）：撰写、审稿与编辑、撰写初稿、研究设计。 哈梅德·塔赫马塞比（Hamed Tahmasebi）：撰写初稿、资源获取、研究设计、数据分析。 埃尔哈姆·帕拉安达瓦吉（Elham Paraandavaji）：软件开发、数据分析、数据管理。 穆罕默德·阿明·赫马蒂（Mohammad Amin Hemmati）：撰写初稿、软件使用、研究设计。 赛塔耶什·卡沙尼普尔（Setayesh Kashanipoor）：撰写、审稿与编辑、撰写初稿、研究设计。

资金情况

本研究未接受任何外部资助。

利益冲突声明

作者声明与本论文的发表不存在任何利益冲突。他们没有可能不恰当地影响或歪曲研究内容及解释的财务利益、个人关系、学术隶属关系或机构关联。研究工作独立完成，没有任何外部实体对分析、解释或结论产生过影响。所有作者均已审阅并批准了研究结果。

致谢

我们感谢塞姆南医科大学Kowsar教育与研究治疗中心的临床研究发展部门为这项工作提供的支持。