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文獻解讀:腸-肺軸介導(dǎo)的m6A修飾調(diào)控腫瘤抑制新機制

瀏覽次數(shù):242 發(fā)布日期:2025-11-7  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負
大家好,這里是專注表觀組學(xué)十余年,領(lǐng)跑多組學(xué)科研服務(wù)的易基因。
 
近日,山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院(山東省腫瘤醫(yī)院)/山東省精準(zhǔn)腫瘤學(xué)重點實驗室宋倩博士等為第一作者、陳大衛(wèi)研究員和于金明院士共同通訊作者,在《Cell Reports》期刊上發(fā)表題為“Bifidobacterium animalis suppresses non-small cell lung cancer progression and modulates tumor immunity through indole-3-acetic acid”的研究論文,研究揭示了非小細胞肺癌(NSCLC)患者腸道菌群的顯著變化,特別是動物雙歧桿菌(Bifidobacterium animalis,簡稱B. animalis)在NSCLC患者糞便中顯著減少。研究綜合多種實驗?zāi)P秃头治龇椒,發(fā)現(xiàn)B. animalis及其代謝產(chǎn)物吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,簡稱IAA)通過腸-肺軸共同抑制NSCLC進展。具體而言,B. animalis來源的IAA激活宿主芳香烴受體(AHR),抑制METTL3介導(dǎo)的m6A甲基化修飾,進而抑制STAT3和IL-6表達,最終增強抗腫瘤免疫反應(yīng)。該研究不僅為NSCLC的預(yù)防和治療提供了新視角,還強調(diào)了腸道菌群及其代謝產(chǎn)物在癌癥發(fā)生和發(fā)展中的重要作用。深圳易基因為本研究提供m6A甲基化測序(MeRIP-seq)技術(shù)服務(wù),助力揭示B. animalis和IAA抑制NSCLC進展的表觀轉(zhuǎn)錄組調(diào)控機制。

 

 
標(biāo)題:Bifidobacterium animalis suppresses non-small cell lung cancer progression and modulates tumor immunity through indole-3-acetic acid(動物雙歧桿菌通過吲哚-3-乙酸抑制肺癌進展并調(diào)節(jié)腫瘤免疫)
發(fā)表時間:2025年8月26日
發(fā)表期刊:Cell Reports
影響因子:IF6.9/Q1
技術(shù)平臺:宏基因組測序、代謝組學(xué)、MeRIP-seq、RNA-seq
作者單位:山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院(山東省腫瘤醫(yī)院)/山東省精準(zhǔn)腫瘤學(xué)重點實驗室
DOI:10.1016/j.celrep.2025.116132

近年相關(guān)研究表明,腸道菌群及其代謝產(chǎn)物在NSCLC發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。本研究發(fā)現(xiàn),NSCLC患者與健康對照者的腸道菌群組成存在顯著差異,尤其動物雙歧桿菌(B. animalis)在NSCLC患者中顯著減少。B. animalis在兩種NSCLC小鼠模型和NSCLC細胞系中均能抑制腫瘤進展,研究整合代謝組學(xué)進一步揭示,吲哚-3-乙酸(IAA) 是B. animalis的關(guān)鍵代謝物,存在顯著抗NSCLC活性。具體而言,B. animalis及其IAA通過激活肺部芳香烴受體(AHR),抑制METTL3介導(dǎo)的STAT3 m6A甲基化;同時通過抑制IL-6減少M2型巨噬細胞極化并增強CD8+ T細胞功能,從而通過腸-肺軸調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫。B. animalis與IAA的補充為NSCLC預(yù)防提供了潛在策略。

核心發(fā)現(xiàn)
  • B. animalis在非小細胞肺癌(NSCLC)患者的糞便中顯著減少。
  • B. animalis通過其代謝產(chǎn)物IAA和腸-肺軸抑制NSCLC的進展。
  • B. animalis代謝產(chǎn)物IAA通過AHR/METTL3/STAT3軸抑制NSCLC。
  • B. animalis和IAA改善NSCLC中的腫瘤免疫。

研究摘要

研究方法
研究方法部分涉及多項實驗技術(shù),包括臨床樣本分析、動物模型構(gòu)建、細胞實驗和分子生物學(xué)檢測。
微生物組學(xué)測序:收集27例NSCLC患者和29例健康對照的糞便樣本,進行宏基因組測序以比較腸道菌群組成;16S rRNA測序和PCR驗證B. animalis豐度變化。
動物模型實驗:皮下接種LLC細胞的異種移植模型和原位注射CMT167-Luc細胞的原位模型,通過灌胃給予B. animalis或其代謝產(chǎn)物IAA,評估腫瘤體積、重量和免疫細胞浸潤。
細胞實驗:在體外培養(yǎng)的NSCLC細胞中,測試B. animalis條件培養(yǎng)基(Ba-CM)和IAA對細胞增殖、凋亡、周期和蛋白表達的影響。
代謝組學(xué):非靶向和靶向代謝物分析,鑒定B. animalis產(chǎn)生的關(guān)鍵代謝產(chǎn)物。
m6A測序(MeRIP-seq):分析B. animalis和IAA對NSCLC細胞中m6A修飾的影響。
此外還使用分子對接、表面等離子共振(SPR)結(jié)合實驗、RT-qPCR、Western blot和流式細胞術(shù)等技術(shù)驗證分子互作和免疫調(diào)節(jié)。

結(jié)果圖形
(1)B. animalis在NSCLC患者糞便樣本中減少
本研究通過宏基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn),NSCLC患者腸道菌群多樣性降低,且B. animalis在患者組中顯著缺失。主坐標(biāo)分析(PCoA)顯示患者與健康對照的微生物組成存在差異,而線性判別分析(LEfSe)進一步確認B. animalis是NSCLC相關(guān)的缺失菌種。通過PCR驗證,B. animalis在患者糞便中的豐度與腫瘤標(biāo)志物(如CEA和CYFR21-1)呈負相關(guān),提示其可能作為NSCLC的生物標(biāo)志物。這一結(jié)果奠定了研究的基礎(chǔ),表明腸道菌群失調(diào)與NSCLC發(fā)生相關(guān)。

 
圖1:NSCLC患者與健康個體的微生物群落譜
 
(2)從健康人糞便中分離的B. animalis抑制NSCLC腫瘤發(fā)生
在小鼠模型中,通過口服給予B. animalis,研究發(fā)現(xiàn)其能顯著抑制NSCLC腫瘤的進展,表現(xiàn)為腫瘤體積和重量的減少。此外,B. animalis處理組小鼠腫瘤組織中細胞增殖標(biāo)志物Ki-67表達降低,TUNEL陽性細胞增加,表明B. animalis抑制腫瘤細胞增殖并促進細胞凋亡。體外實驗顯示,Ba-CM處理抑制A549和PC9細胞生長,并誘導(dǎo)G1/S期阻滯和凋亡。這些數(shù)據(jù)表明B. animalis具有直接的抗腫瘤效應(yīng),且其作用優(yōu)于其他細菌對照。

 
圖2:B. animalis在體內(nèi)和體外抑制NSCLC腫瘤發(fā)生
 
(3)B. animalis產(chǎn)生IAA作為其功能性腫瘤抑制代謝物
代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn),Ba-CM中吲哚類代謝物顯著富集,其中IAA是B. animalis的關(guān)鍵產(chǎn)物。在無菌小鼠模型中,灌胃B. animalis后,IAA在糞便、血清和肺組織中均升高,證實IAA能通過腸-肺軸轉(zhuǎn)運至肺部。體外實驗表明,IAA直接抑制NSCLC細胞增殖,其效應(yīng)與Ba-CM相似,提示IAA是B. animalis發(fā)揮功能的主要介質(zhì)。

 
圖3:細菌上清液和無菌小鼠的代謝組分析鑒定出IAA是B.animalis的主要代謝物
 
(4)IAA在體內(nèi)外模擬B. animalis效應(yīng)
在CMT167原位和和皮下NSCLC小鼠模型中,IAA處理顯著抑制腫瘤生長,表現(xiàn)為腫瘤熒光強度減弱和腫瘤體積縮小。體外實驗也證實IAA能抑制NSCLC細胞的增殖,促進細胞周期阻滯和凋亡,并下調(diào)增殖相關(guān)蛋白(如PCNA和cyclin D1)的表達。這些結(jié)果驗證了IAA能復(fù)制B. animalis的抗腫瘤作用,強調(diào)了代謝物在機制中的核心地位。

 
圖4:IAA在原位和皮下NSCLC小鼠模型中均抑制腫瘤生長
 
(5)B. animalis和IAA通過減少METTL3介導(dǎo)的m6A修飾以抑制STAT3表達
通過RNA-seq測序和m6A測序(MeRIP-seq),研究發(fā)現(xiàn)B. animalis和IAA處理的NSCLC細胞中METTL3表達下調(diào),m6A修飾減少,特別是STAT3 mRNA的m6A修飾顯著降低。
RNA-seq分析顯示,B. animalis處理介導(dǎo)METTL3表達下調(diào)。而m6A MeRIP-seq進一步證實Ba-CM處理導(dǎo)致全基因組m6A peaks減少,尤其是在STAT3 mRNA中,表明METTL3介導(dǎo)的m6A甲基化被抑制,導(dǎo)致STAT3表達下降,從而抑制腫瘤細胞增殖。RNA-seq和MeRIP-seq整合分析表明B. animalis和IAA通過抑制METTL3介導(dǎo)的m6A修飾抑制STAT3表達。

 

圖5:B.animalis及其代謝產(chǎn)物IAA通過減少METTL3介導(dǎo)的m6A修飾以抑制STAT3表達
(A-B) RNA-seq揭示B.animalis組中RNA聚合酶相關(guān)通路顯著減少(每組n=5)。
(C)  RNA-seq顯示B.animalis處理組中METTL3下調(diào)。
(D)  在LLC皮下小鼠模型中,RT-qPCR發(fā)現(xiàn)B.animalis(n=5)和IAA(n=6)抑制METTL3。
(E)  RT-qPCR發(fā)現(xiàn)LLC皮下小鼠模型中B.animalis和IAA抑制STAT3。
(F)  Western blot證實A549和PC9細胞系中Ba-CM和IAA顯著抑制METTL3、STAT3和p-STAT3。
(G)  m6A-seq流程圖。
(H)  在A549細胞中,經(jīng)Ba-CM、Ec-CM、Bad-CM或BHI處理后,m6A peaks在mRNA的5'UTR、CDS和3'UTR的歸一化分布及特定的m6A motif(GGAC)。
(I)  經(jīng)Ba-CM、Ec-CM、Bad-CM或BHI處理的A549細胞中m6A peaks數(shù)量。
(J)  與BHI處理細胞相比,Ba-CM處理細胞中差異m6A甲基化基因富集分析。
(K)  在BHI、Ec-CM、Bad-CM和Ba-CM中,STAT3的歸一化m6A reads密度水平。Ba-CM處理后STAT3 mRNA的m6A peaks顯著減少。
 
(6)IAA激活A(yù)HR以通過METTL3/STAT3軸抑制NSCLC進展
分子對接和SPR實驗證實IAA能與AHR受體結(jié)合。HR抑制劑CH-223191部分抵消了B. animalis和IAA的抗腫瘤效果。Western blot分析顯示,AHR抑制后,METTL3、STAT3和p-STAT3表達恢復(fù),證實了AHR/METTL3/STAT3軸通路。這一結(jié)果將微生物信號與宿主表觀遺傳調(diào)控聯(lián)系起來,突出了IAA-AHR互作的中心角色。

 
圖6:IAA通過激活A(yù)HR抑制METTL3/STAT3軸,進而抑制NSCLC進展
 
(7)B. animalis和IAA增強抗腫瘤免疫以抑制NSCLC進展
通過流式細胞術(shù)和多色免疫組化,研究發(fā)現(xiàn)B. animalis和IAA處理減少腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAMs)的M2極化,增加M1型TAMs和CD8+ T細胞浸潤。具體而言,Ba-CM抑制IL-6表達,而m6A-seq顯示IL-6 mRNA m6A修飾減少,表明B. animalis通過調(diào)節(jié)IL-6來改善免疫微環(huán)境。CD8+ T細胞耗竭實驗增強CD8+ T細胞的細胞毒性功能。這些結(jié)果表明B. animalis和IAA通過增強抗腫瘤免疫反應(yīng)抑制NSCLC。

 
圖7:B. animalis通過抑制IL-6調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫以抑制NSCLC進展
 
圖8:m6A MeRIP-seq測序分析顯示,Ba-CM顯著減少IL-6 mRNA的m6A peaks。
 
結(jié)論和啟示
本研究揭示了NSCLC患者中腸道菌群的顯著變化,特別是B. animalis的顯著減少。研究通過多種實驗?zāi)P秃头治龇椒,證實了B. animalis及其代謝產(chǎn)物IAA通過腸-肺軸抑制NSCLC進展。具體而言,B. animalis代謝產(chǎn)物IAA激活宿主AHR受體,抑制METTL3介導(dǎo)的m6A修飾,進而抑制STAT3和IL-6表達,最終增強抗腫瘤免疫反應(yīng)。

MeRIP-seq技術(shù)在本研究中的重要作用
通過m6A甲基化測序,研究者詳細分析了B. animalis和IAA對NSCLC細胞中m6A修飾的影響。研究發(fā)現(xiàn),B. animalis和IAA處理的細胞中METTL3表達下調(diào),m6A修飾減少,特別是STAT3 mRNA的m6A修飾顯著降低。這些結(jié)果不僅揭示了B. animalis和IAA抑制NSCLC進展的分子機制,還強調(diào)了m6A修飾在腫瘤發(fā)生中的重要作用。

參考文獻:
Song Q, Li X, Li Q, Shang S, Ma S, Zhai Z, Sun F, Mo Y, Wei L, Wu M, Ma Y, Yu J, Chen D. Bifidobacterium animalis suppresses non-small cell lung cancer progression and modulates tumor immunity through indole-3-acetic acid. Cell Rep. 2025 Aug 12;44(8):116132.doi: 10.1016/j.celrep.2025.116132.
發(fā)布者:深圳市易基因科技有限公司
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標(biāo)簽: RNA甲基化
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