人源肠道链霉菌BI87的抗癌特性及其与已知链霉菌谱系的遗传分化

本研究首次报道了从健康人肠道分离的链霉菌BI87具有广谱抗癌活性，通过基因组学（ANI 95.93%/DDH 81.80%）和表型组学分析，揭示其与近缘种白色链霉菌DSM 40455T存在明确遗传边界（共有基因<2%），提出基于3Cs标准的"自然物种"新概念，为开发基于肠道原生菌群的抗癌疗法提供理论依据。

　　

ABSTRACT

癌症作为致死率最高的疾病之一，其根治性疗法仍十分有限。近年研究发现人类肠道微生物组中存在具有显著抗癌功能的细菌，但抗癌特性是菌株特异性还是物种固有特征尚不明确。本研究通过比较人源肠道分离株链霉菌BI87（具高效抗癌活性）与其最相近模式菌株白色链霉菌DSM 40455^T（无抗癌活性），揭示了微生物抗癌机制的新见解。

Strain BI87 is most closely related with S. albidoflavus DSM 40455^T

基于16S rDNA序列构建的系统发育树显示，BI87与白色链霉菌DSM 40455^T的相似度达99.44%，基因组平均核苷酸相似性（ANI）为95.93%，DNA-DNA杂交（DDH）值81.80%，符合现行细菌物种界定标准。然而，二者在抗癌活性等关键生物学特性上存在显著差异，暗示传统分类标准在功能基因组时代的局限性。

Potent anticancer activities in strain BI87 but not in S. albidoflavus DSM 40455^T

体外实验证实BI87发酵上清对宫颈癌HeLa、非小细胞肺癌A549等癌细胞系具有剂量依赖性抑制作用（IC₅₀ 22.37-75.66 μL/mL），而DSM 40455^T无此效应。流式细胞术显示BI87通过诱导G₂期阻滞和细胞凋亡（Annexin V/PI双阳性率显著升高）发挥抗癌作用，且对正常结肠上皮细胞NCM460无毒性，展现其选择性抗癌特性。

Genomic sequence of strain BI87 and its comparisons with closely related Streptomyces strains

BI87基因组为6.8 Mb环状DNA，GC含量73.50%，含6,306个编码基因。与30个链霉菌模式菌株比较发现，BI87与白色链霉菌共有基因比例≤83%，而与两个白色链霉菌环境分离株（CP064783/CP040466）的基因相似度达94%，暗示现行分类体系可能混淆了不同进化谱系。

Detection of the genetic boundary between strain BI87 and strains of S. albidoflavus and S. koyangensis

核心基因组分析揭示BI87与近缘菌株间存在明确遗传边界：与DSM 40455^T的零序列退化基因比例<2%（相当于伤寒沙门菌与鼠伤寒沙门菌的种间差异水平）。三维进化树将9个比较菌株分为三个独立分支，其中BI87与两个白色链霉菌分离株形成新进化簇。

Functional annotation of the BI87 genome

功能注释发现BI87富含次级代谢产物合成基因簇（BGCs），包括非核糖体肽合成酶（NRPs）和套索肽（lassopeptide）等抗癌相关基因。耐药基因分析显示BI87缺失近缘种特有的梭链孢酸和核苷类抗生素耐药基因，其独特的磷脂酰单甲基乙醇胺（PME）组成和木糖型细胞壁也区别于白色链霉菌。

Polyphasic characterization of strain BI87

表型特征显示：BI87在Gause培养基形成褐色基内菌丝和灰白色气生菌丝（DSM 40455^T为纯白色），生长温度范围25-40°C（最适37°C），能利用D-松二糖等特殊碳源。化学分类学证实其细胞壁含LL-二氨基庚二酸和木糖，主要脂肪酸为anteiso-C_15:0（16.7%）和iso-C_16:0（12.3%），与近缘种存在显著差异。

DISCUSSION

本研究首次证实抗癌特性可作为链霉菌自然物种的界定标准，基于3Cs原则（紧密相关性、明确遗传边界、共有生物学特征）提出BI87代表链霉菌属的新物种。其独特的套索肽基因簇可能通过调控宿主免疫和直接杀伤癌细胞发挥双重作用，为开发基于肠道原生菌群的"生态抗癌"策略提供新思路。未来研究需阐明抗癌性状在链霉菌中的进化分布规律，以及如何通过微生态调控增强肠道抗癌菌群的定殖效能。