于鑫淼（中国医科大学附属第一医院）
《新见：月月谈》2022年第一期邀请复旦大学附属肿瘤医院江一舟教授与大家分享复旦大学附属肿瘤医院邵志敏教授团队联合复旦大学基础医学院赵超教授团队刚刚发表于《细胞代谢》封面文章，首次揭示了共生菌群可调控三阴性乳腺癌肿瘤免疫，且菌群代谢物氧化三甲胺可提高免疫治疗疗效。王海、荣星喻、赵干和周逸凡是这篇论著的共同第一作者。
江一舟（复旦大学附属肿瘤医院）
研究背景
乳腺癌是女性发病率最高的恶性肿瘤，严重危害女性健康。三阴性乳腺癌约占整体乳腺癌的10%～15%，其恶性程度高，预后较差，目前化疗是主要的全身治疗手段。近年来，免疫治疗成为三阴性乳腺癌颇具前景的治疗手段，但仍有相当部分患者对免疫治疗反应不佳。因此，如何提高整体三阴性乳腺癌患者免疫治疗效果，是亟待解决的关键临床难题。研究表明，人体乳腺组织中存在着共生菌群，是细胞微环境的重要组成部分。那么，在乳腺癌的免疫微环境中，瘤内共生菌群是否发挥了作用，能否调节三阴性乳腺癌肿瘤免疫呢？
研究设计
为了探究以上临床问题和科学问题，我们设计了如下研究（图1）：基于复旦大学附属肿瘤医院三阴性乳腺癌队列，通过多组学分析，锁定调节免疫微环境的关键菌群及代谢产物。进一步，通过动物模型明确菌群与免疫微环境的相关性，并利用细胞模型、动物模型和类器官模型阐明其作用机制。最后，回归临床探索基于菌群的免疫治疗新策略。
图1：研究设计：“临床-基础-临床“研究闭环
研究结果
首先，我们通过复旦大学附属肿瘤医院360例三阴性乳腺癌样本的16s核糖体DNA的荧光原位杂交染色和多组学图谱生物信息学分析，发现共生菌群是三阴性乳腺癌肿瘤微环境的重要组成部分，且存在显著的肿瘤间差异。三阴性乳腺癌 “复旦分型”的免疫调节亚型以活化的免疫微环境为特征，可受益于免疫治疗。通过免疫调节亚型和非免疫调节亚型的多组学对比分析，发现梭菌目菌属在免疫激活微环境中富集，且提示三阴性乳腺癌患者生存结局更好。（图2）
基于回顾性大队列中肿瘤组织的非靶代谢数据，可以看到梭菌代谢物氧化三甲胺在免疫调节亚型中显著富集，且与肿瘤免疫激活相关。为了明确氧化三甲胺对肿瘤免疫的作用，我们下一步进行了表型验证。在小鼠三阴性乳腺癌模型中，发现氧化三甲胺有效抑制小鼠三阴性乳腺癌肿瘤生长并提高CD8阳性T细胞浸润与抗肿瘤功能。随后，在机制探索中，发现氧化三甲胺可以诱导乳腺癌细胞发生由焦亡蛋白GSDME介导的焦亡，敲低GSDME表达后细胞焦亡被抑制。体内实验表明，氧化三甲胺诱导的焦亡细胞可增加微环境中CD8阳性T细胞的浸润，并激活CD8阳性T细胞发挥抗肿瘤功能。进一步通过体内外实验证实氧化三甲胺通过细胞内质网应激激酶PERK介导内质网应激，诱导肿瘤细胞发生焦亡，进而促进抗肿瘤免疫的上调。（图3）
图3：研究结果2
最后，我们推进了转化研究。在免疫治疗队列中发现，高氧化三甲胺浓度提示三阴性乳腺癌患者更好的免疫治疗获益，提示氧化三甲胺可作为免疫治疗的疗效预测标志。补充氧化三甲胺的前体产物胆碱，可提高小鼠瘤内氧化三甲胺水平，激活三阴性乳腺癌抗肿瘤微环境，提高免疫治疗疗效。（图4）
图4：研究结果3
研究小结
研究发现微生物代谢产物氧化三甲胺激活三阴性乳腺癌抗肿瘤免疫，并明确相关机制，氧化三甲胺通过内质网应激诱导肿瘤细胞发生焦亡，并激活抗肿瘤免疫。这一研究具备概念创新，首次阐明微生物与三阴性乳腺癌免疫治疗的关系，并且阐明了菌群关键代谢产物诱导肿瘤焦亡这一新机制，最终找到临床出口，有望助推基于菌群的三阴性乳腺癌临床免疫治疗（图5）。《细胞代谢》杂志发表了同期述评，普林斯顿大学康毅滨教授称该研究“推动了肿瘤免疫领域的发展，有望成为免疫治疗的'破冰船’”。
图5：研究小结
展望与启示
最后，本篇文章能带给我们什么启示？我认为可以总结以下三点：
1、在研究策略上，立足临床问题，通过基础研究返回临床，进行临床转化，做真正有价值的研究。本项研究从临床出发，关注三阴性乳腺癌免疫治疗这一临床关心的难题。最终回归临床，利用免疫治疗队列的血浆样本验证了氧化三甲胺的免疫治疗预测价值，且通过高胆碱饮食增敏免疫治疗，二者均有较高的临床可及性，提高了研究的临床转化价值。“临床→基础→临床”的研究思路，是临床医生做科研不能忘记的一点。
2、在研究思路上，挖掘交叉领域，紧跟最新研究进展，知晓知识边界，并在边界上努力突破。肠道菌群中的研究非常成熟，但肿瘤当中的菌群，一直处于被忽视的状态。把菌群和肿瘤结合起来，用“新瓶装旧酒”，带来了不一样的火花。由此可见，我们在专注于自己的研究方向的同时，也需要挖掘交叉领域，并在交叉领域的前沿寻求突破，提高研究的创新性。
3、在研究手段上，善于利用临床资源，包括患者的组织样本、外周血和临床信息等。临床资源是我们每个医生或多或少都可以获得的，但是如果不整合应用，资源就不能发挥其应有的价值。把临床资源整合进研究当中，不仅能从最初的分析中找到研究思路，也能在研究的结尾通过临床验证提高研究的可信度，是不可或缺的一环。
能够做到以上三点，就可以扬长避短，做出有前景有价值的研究。
Wang H, Rong X, Zhao G, et al. The microbial metabolite trimethylamine N-oxide promotes antitumor immunity in triple-negative breast cancer. Cell Metab. 2022;34(4):581-594.e8.
于鑫淼（中国医科大学附属第一医院）
肿瘤微生物是非常前沿性的研究方向，同时也具有挑战性。既往有关微生物与肿瘤关系的文章多见于肠道微生物相关内容，研究表明其参与乳腺癌发生和发展的过程。肿瘤内微生物研究的进展为肿瘤微环境等领域的深入探究提供了新的视角。随着研究技术的进步和知识更新，进一步了解肿瘤微生物和乳腺癌相互作用的机制，明确相关药物干预的策略和获益人群，相信肿瘤微生物研究作为乳腺癌治疗和预防的重要突破值得期待。
感谢江一舟教授的解读与分享。
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