2018年1月，上海交通大学医学院附属瑞金医院瞿介明教授等在international journal of cancer（IF：7.36）发表论文，题目为「Difference of lower airway microbiome in bilateral protected specimen brush between lung cancer patients with unilateral lobar masses and control subjects」。文章阐明肺癌患者下呼吸道菌群与非肺癌人群相比存在明显差异，而且这种菌群结构的改变并不局限于患癌部位。链球菌属具有作为肺癌患者区分标志物的潜在应用价值。刘海霞博士为第一作者，瞿介明教授为通讯作者。

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随着高通量测序技术在微生物基因组学研究中的应用，人体各部位菌群与癌症的关系研究已取得较大进展，其中尤以肠道菌群与消化系统肿瘤的研究最为深入。基于肠道菌群的研究表明，细菌群落整体或其中某些组分均可成为影响癌症发生发展的关键风险因子，肿瘤的发生发展可能与菌群结构的失调有关，而菌群结构失调可促进已形成肿瘤的进一步生长和扩散。相比于肠道菌群与癌症相关的突破性研究进展，下呼吸道菌群研究是一个相对较新的领域，目前，对于下呼吸道菌群与肺癌的研究国内尚处于空白、国际上相关的研究也处于起步阶段，而且研究结果并不一致。

课题组通过采集肺癌患者患癌部位、对侧非患癌部位，以及健康对照者的下呼吸道支气管镜刷检样本，并采用基于 16S rDNA 的高通量测序技术进行下呼吸道菌群测序分析，应用生物信息学方法比较肺癌患者的患侧及健侧以及健康对照者的下呼吸道菌群构成差异，表明肺癌患者下呼吸道菌群结构与对照组相比存在明显差异，而且这种菌群结构的改变并不局限于患癌部位。肺癌组链球菌属较对照组显著升高，而葡萄球菌属较对照组显著降低。各组下呼吸道菌群多样性从正常组到肺癌组健侧到肺癌组患侧呈逐渐降低趋势，且正常组与肺癌组多样性差异显著；多种关键差异种属亦表现出从正常组到肺癌组患侧的逐渐增加或逐渐降低的渐变趋势，因此推测机体从正常到患癌的进展过程中下呼吸道菌群结构也存在渐进性的从正常到异常的病理变化。

上述结果为认识下呼吸道微生物与肺癌的关联性提供了一些新线索，提示肺癌患者菌群结构紊乱可能在肺癌的发生发展过程中发挥着重要的作用 ，为进一步进行相关分子机制研究提供可靠研究线索，为肺癌发病机制提供新视角，也为开发新的诊断、治疗方法提供新思路。

* 该研究由国家重点基础研究发展计划（973计划）基金资助（2013CB531402）。

重要研究结果

1、肺癌组与对照组菌群多样性比较

通过组间多样性指数的比较我们发现与正常对照组相比，肺癌人群的下呼吸道微生物群落多样性显著降低，而由对照组-肺癌组健侧-肺癌组患侧多样性所表现出的逐渐降低趋势提示：肺癌患者下呼吸道群落多样性的降低并不仅仅局限于患癌部位，患者下呼吸道正常部位的菌群多样性也有一定程度的降低。（见图1）。

【图1】多样性指数组间比较盒装图

2、肺癌组与对照组菌群结构差异比较

PCoA分析的结果示，肺癌组（T组和TN组）与正常对照组（N组）样本有一定的分离趋势，说明对照组样本下呼吸道菌群与肺癌组下呼吸道菌群结构存在差别， 肺癌组人群配对的患侧（T组）和健侧（TN组）样本在三个主成分中的分布均无法进行区分，对照组样品有明显的聚类倾向，但三组样本在图中均可见不同程度的混杂，提示某些混杂因素可能会影响各组菌群的结构分布，需要通过扩大样本量或控制其他混淆因素进行进一步研究分析。如图2-b所示，在消除抗生素这一干扰因素后，对照组（No组）聚类倾向更加明显，且与肺癌组样本（To组和TNo组）的分离趋势更加明显，且亚组分析时三个主成分的解释度更高，更加夯实了肺癌患者下呼吸道菌群结构与正常人群下呼吸道菌群结构存在的差别的结论。

【图2】PCoA分析得到的基于PC1，2，3的赋值样本分布图

3、肺癌组与对照组关键差异菌的丰度比较

为进一步直观展示及验证组间差异菌群在各组样本中的丰度及差异情况，我们将LEfSe分析中筛选出的属水平上的主要的9种差异菌群基于物种丰度进行曼-惠特尼秩和检验（Mann-Whitney test）。

结果示，与肺癌组相比（T组或TN组），葡萄球菌属（Staphylococcus）在N组中明显富集，且在样本中的总体含量较高，小杆菌属（Dialister）在N组有富集倾向，其总体含量较低，组间差异未达到统计学意义，与TN组相比，N组不动杆菌属（Acinetobacter）有明显富集，但T组不动杆菌属（Acinetobacter）含量亦较高，T组与N组相比时不动杆菌属（Acinetobacter）反而无明显组间差异，可能是由于样本个体间差异较大所致；链球菌属（Streptococcus）在T组中明显富集，奈瑟菌属（Neisseria）在T组中有富集倾向，但组间差异未达统计学意义，两个菌属在样本中的总体含量均较高；在TN组明显富集的菌属包括嗜血杆菌属（Haemophilus）、二氧化碳噬纤维菌属（Capnocytophaga）、纤毛菌属（Leptotrichia），TN组新月形单胞菌属（Selenomonas）有富集趋势，但组间比较未达统计学意义，其中嗜血杆菌属（Haemophilus）在T组、TN组中含量较高，在N组含量较低，其余二氧化碳噬纤维菌属（Capnocytophaga）、纤毛菌属（Leptotrichia）、新月形单胞菌属（Selenomonas）在样本中的总体含量均较低。

【图3】组间关键差异菌丰度比较（属水平）

4、关键差异菌属（genus）的预测诊断价值分析

ROC分析结果（图4）表明，应用链球菌属进行预测诊断时ROC曲线下面积为0.693，灵敏度为83.3%，特异度为55.6%，提示链球菌属在肺癌诊断中的具有一定的临床应用价值。

【图4】ROC分析预测差异genus组合的临床诊断价值

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专家介绍

瞿介明

主任医师，医学博士，博士和博士后导师，上海交通大学医学院附属瑞金医院院长，呼吸内科教授，上海市领军人才。中华医学会呼吸病学分会侯任主任委员，中国医师协会呼吸医师分会副会长，中华医学会呼吸病学分会感染学组组长 等。

刘海霞

住院医师，博士研究生，复旦大学附属中山医院呼吸与危重症医学科，导师：瞿介明教授。