《Cellular Oncology》：Bacterial taxa associated with lung cancer cases in Southeast Asians: a pilot case-control study
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肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，但其机制尚不完全明确。呼吸道菌群失调可能促进炎症和癌变。为此，研究人员针对多族裔东南亚人群，开展了一项基于痰液微生物群的病例对照研究。他们发现肺癌患者的菌属丰富度显著降低，并鉴定出[Eubacterium] nodatumgroup、Mogibacterium和Campylobacter是肺癌的稳健负向标记物，而Lactobacillus的富集则主要由男性患者驱动。这项研究为理解呼吸道微生物组在肺癌发生中的潜在作用提供了初步证据。
肺癌是全球最常被诊断的癌症，也是癌症相关死亡的首要原因。尽管吸烟是最明确的危险因素，但近四分之一的肺癌病例发生在不吸烟者身上，其背后的成因依然成谜。在东南亚地区，不吸烟者的肺癌负担尤为突出。与此同时，肺部微生物组（Lung Microbiome）与免疫稳态、慢性炎症乃至癌症发展的关联正日益受到关注。然而，此前大多数研究集中在西方人群，针对东南亚地区、能反映其独特环境与遗传背景的探索仍属空白。此外，吸烟史、年龄、性别等宿主因素如何影响肺癌患者的呼吸道菌群，哪些特定的细菌类群可能与疾病相关，这些问题也亟待解答。
为了填补这些知识空白，一项针对多族裔东南亚人群的探索性研究得以开展。研究人员从新加坡三家医院收集了70名肺癌患者的痰液样本，并纳入47名来自本地独立队列的健康对照者。他们采用16S核糖体RNA（rRNA）基因扩增子测序技术，分析了样本在菌属水平的微生物组成。通过Alpha多样性（如Shannon指数、Observed ASVs）和Beta多样性（如Aitchison距离）分析、随机森林（Random Forest）机器学习模型以及ANCOM-BC2（Analysis of Compositions of Microbiomes with Bias Correction 2）差异丰度分析等多种统计学方法，研究人员系统比较了病例与对照组的微生物特征，并评估了宿主因素（如性别、吸烟史）的影响。相关研究成果已发表在期刊《Cellular Oncology》上。
本研究主要采用了以下关键技术方法：1. 样本采集与队列构建：从新加坡三家医院获取70例肺癌患者痰液，并利用本地另一项研究的47例健康人痰液数据作为对照，采用相同的测序方案以最小化批次效应。2. 微生物组测序与分析：对16S rRNA基因的V3-V4高变区进行扩增子测序，使用QIIME 2流程进行序列处理和质量控制，并基于SILVA 138数据库进行物种分类。3. 多样性与统计学分析：计算Alpha和Beta多样性指标；运用PERMANOVA/PERMDISP分析群落结构差异；采用ANCOM-BC2进行差异丰度分析，并利用随机森林模型识别关键鉴别菌属。
3.1 研究人群特征
病例组与对照组在体重指数（BMI）和种族分布上具有可比性，但在年龄、性别和吸烟史上存在差异。肺癌患者中以腺癌和其他非小细胞肺癌亚型为主，且大多数（80.9%）诊断为IV期。
3.2 病例与对照组痰液微生物群多样性存在差异
与健康对照组相比，肺癌病例组的菌属丰富度（Observed ASVs）和Shannon指数显著降低，表明其微生物多样性下降。然而，两组在均匀度（Pielou’s evenness）上无显著差异。Beta多样性分析显示，病例-对照状态、性别、年龄和吸烟史均是导致微生物群落结构（Aitchison距离）变异的重要因素。主坐标分析（PCoA）图直观地展示了这些分组间的差异。值得注意的是，吸烟者的群落离散度（Beta-dispersion）显著高于不吸烟者。
3.3 随机森林模型识别出区分病例与对照的细菌菌属
随机森林分类器模型能以87.5%的总体准确率区分肺癌患者与健康人。模型识别出的前20个最具预测性的菌属贡献了53%的重要性评分。其中，Abiotrophia和ClostridiaUCG-014在病例组中相对丰度显著更高，而[Eubacterium] nodatumgroup、Mogibacterium和Campylobacter等则在对照组中更丰富。
3.4 [Eubacterium] nodatumgroup、Mogibacterium和Campylobacter成为肺癌的负向分类学标记物**
在调整了吸烟史、性别和年龄后，ANCOM-BC2分析鉴定出5个在两组间存在显著差异的菌属。其中，Lactobacillus在病例组中富集，而[Eubacterium] nodatumgroup、Mogibacterium、Campylobacter和Rothia则在病例组中减少。尤其是在不吸烟者亚组中，Mogibacterium在健康人中丰度显著更高，而在肺癌患者中几乎检测不到。这3个减少的菌属同样出现在随机森林模型的前20个关键菌属中，凸显了它们作为肺癌“负向标记物”的稳健性。
3.5 癌症亚型是导致微生物组成变异的最大因素
在肺癌病例组内部的分析中发现，癌症亚型（如小细胞癌、非小细胞癌等）是导致痰液微生物群落结构（Aitchison距离）变异的最主要因素，其影响力甚至超过了性别和年龄。医院、癌症分期、治疗状态等因素则未显示出显著影响。
3.6 性别是区分病例与对照组痰液微生物群的重要因素
Beta多样性在男性和女性之间存在显著差异。当按性别分层后，病例与对照组间的微生物群落差异在两种性别中依然显著。在门和科水平，男女的群落结构大致相似，但在菌属水平存在一些性别特异性差异。进一步的分性别ANCOM-BC2分析显示，在女性病例组中，有6个菌属的丰度显著低于对照组。在男性病例组中，[Eubacterium] nodatumgroup、Mogibacterium和Campylobacter同样减少，而Lactobacillus是唯一在男性肺癌患者中显著富集的菌属。这表明Lactobacillus的富集主要是由男性患者驱动的。
这项研究是首次在新加坡乃至东南亚地区比较肺癌患者与健康人呼吸道微生物组的工作。它证实了肺癌患者呼吸道菌群多样性的降低和整体结构的改变，并与国际上的观察结果一致。研究最重要的发现是鉴定出了一组与肺癌状态稳健相关的细菌菌属：[Eubacterium] nodatumgroup、Mogibacterium和Campylobacter在肺癌患者中持续减少，显示出作为疾病“负向标记物”的潜力；而Lactobacillus则在男性肺癌患者中特异性富集。此外，研究还揭示了癌症亚型、性别和年龄等宿主因素对呼吸道菌群的显著影响。
这些发现具有多重重要意义。首先，它们为呼吸道微生物组参与肺癌发生发展的假说提供了来自东南亚人群的初步证据。其次，鉴定出的特异性菌属，特别是那些在不同分析方法和分层检验中均一致的菌属，为未来开发基于微生物组的肺癌无创检测或风险评估生物标志物提供了候选靶点。最后，研究强调了在肺癌微生物组研究中考虑性别、吸烟史等宿主因素的重要性，这对于理解疾病的异质性和开发个性化策略至关重要。当然，本研究作为一项横断面（Cross-sectional）的初步研究，尚无法确定观察到的菌群变化是肺癌的原因还是结果。样本中可能混杂口腔菌群、病例以晚期为主、无法完全控制药物使用等混杂因素，都是本研究的局限性。因此，作者强调需要在更大规模、前瞻性的纵向研究中进行验证，并整合多组学数据，以进一步阐明宿主-微生物互作的机制，最终推动针对东南亚人群的、基于微生物组的肺癌预防和诊疗策略的发展。
