


研究团队首先通过对结直肠癌患者粪便样本定量分析发现,白念珠菌与具核梭杆菌的丰度呈现显著正相关,且二者同时高丰度患者的术后生存期显著缩短。这一临床现象提示两种微生物可能存在协同性相互作用。为验证该假说,研究者构建了多种结直肠癌小鼠模型(包括APCmin/+自发瘤模型及原位移植瘤模型)。实验结果显示,单独定植具核梭杆菌或白念珠菌仅导致小鼠肿瘤负荷轻度增加,而两种微生物的共同定植则引发肿瘤数量与体积的超加性增长,并显著缩短小鼠生存期。深入的机制研究表明,双菌定植组小鼠肠道上皮NF-κB通路异常激活,肿瘤微环境中粒细胞源性髓系抑制细胞(G-MDSC)浸润显著增多,而CD8⁺ T细胞及NK细胞浸润减少,提示白念珠菌的存在放大了具核梭杆菌对宿主免疫微环境的调控效应。

图1. 成像流式显示白念珠菌(Ca)与具核梭杆菌(Fn)在肠道中粘附
为解析白念珠菌增强具核梭杆菌致病性的机制,研究团队运用荧光原位杂交及激光共聚焦显微镜技术,在肠道组织中发现两种微生物呈现高度共定位并形成稳定的聚合体。白念珠菌主要定位于黏液层外层,而具核梭杆菌则可穿越内层黏液抵达上皮细胞表面;失去菌丝形成能力的酵母相白念珠菌则丧失了对具核梭杆菌的捕获功能,提示菌丝形态转化是白念珠菌发挥协同作用的结构基础。
通过蛋白免疫共沉淀联合质谱分析,研究团队成功鉴定出一对介导该跨界相互作用的表面蛋白:白念珠菌菌丝特异性表达的粘附素Flo9,以及具核梭杆菌外膜蛋白RadD。体外结合实验证实Flo9与RadD存在直接物理相互作用。基因敲除与回补实验进一步表明,缺失FLO9的白念珠菌或缺失radD的具核梭杆菌均丧失相互粘附能力,而在双菌灌胃小鼠模型中,任一基因的缺失均足以阻断白念珠菌对具核梭杆菌肠道定植的增强效应,并使肿瘤负荷回落至单菌定植水平。上述结果确立了Flo9-RadD分子轴作为白念珠菌-具核梭杆菌协同促癌的核心界面。
研究团队进一步在结直肠癌患者组织样本中分离出高表达菌丝特征基因及FLO9的白念珠菌菌株,且FLO9高表达菌株的携带者与具核梭杆菌高丰度及患者不良预后显著相关。该发现提示,干预Flo9-RadD相互作用可能成为选择性阻断该促癌微生物联盟的潜在策略,在维持共生微生物群落整体稳态的前提下,抑制具核梭杆菌的病理性定植。此外,监测肠道真菌-细菌跨界互作网络有望为结直肠癌进展风险及复发预警提供新型微生物组学标志物。
本研究首次从分子层面系统揭示了肠道共生真菌白念珠菌与致病细菌具核梭杆菌之间的直接物理相互作用及其促癌效应,提出了一种新的肿瘤微生物学范式:肠道真菌能够通过菌丝相介导的跨界粘附,主动协助致病细菌突破肠道定植屏障,重塑肿瘤免疫微环境。这一“真菌-细菌轴”的发现拓展了对肠道微生物群与结直肠癌关系的认知边界,也为靶向微生物间相互作用的肿瘤防治策略开辟了新的研究方向。

图2. 肠道共生真菌白念珠菌通过粘附分子Flo9与具核梭杆菌RadD相互作用协同促进结直肠癌发展
仁济医院房静远院士、上海市免疫学研究所苏冰教授、中科院上海免疫与感染研究所(现属中国科学院上海药物研究所)陈昌斌教授为本文共同通讯作者。房静远院士博士后(现瑞金医院消化内科医生)李佳璐和博士生张宸已及中科院上海免疫与感染研究所(现属中国科学院上海药物研究所)黄新华研究员为共同第一作者。该工作由李佳璐博士在博士后期间主要依托上海市消化病研究所及上海市免疫学研究所完成,中科院上海免疫与感染研究所陈昌斌教授课题组在真菌学方面做出重要支持。小鼠原位移植模型由中科院分子细胞科学卓越创新中心陈剑峰研究员及杨磊博士提供。上海市免疫学研究所刘兆远研究员及Florent Ginhoux教授对本研究给予长期支持。该工作还得到上海交通大学医学院刘宁宁研究员、仁济医院兰鹏飞研究员、曹登峰教授、复旦大学附属肿瘤医院蔡国响等合作实验室老师和同学的大力支持。上海市免疫学研究所公共技术平台在成像及流式方面提供了重要技术支持。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科技重大专项、上海市自然科学基金、免疫所临床医师青年科学家培育计划等资助。

苏冰,教授,上海交通大学医学院上海市免疫学研究所所长,首席课题组长,免疫学与微生物学系主任,博士生导师。上海交通大学王宽诚讲席教授、上海交通大学医学院特聘教授、瑞金医院免疫与疾病研究中心主任及首席科学家,上海交通大学医学院-耶鲁大学免疫代谢研究院主任,上海交通大学致远荣誉博士生导师,国家科技部重点研发计划首席科学家。课题组研究主要聚焦于MAPK和mTOR信号通路在肠道间质细胞、巨噬细胞、T、B细胞和固有样淋巴细胞以及血管细胞的调控机制及其在肠道炎症、肿瘤、纤维化、心脑血管等疾病中的生理病理作用,在Nature、Cell、Immunity、Nature Genetics、Nature Immunology、EMBO J、Blood、Cell Metabolism、Cancer Cell、Molecular Cell、Cell Reports Medicine等国际知名杂志上发表SCI论文170余篇,他引超过25000次。苏冰教授主持包括美国NIH、ACS、DOD、AHA、LLS、Irvington Fellowship和国家科技部、国家自然科学基金重大研究计划、重点项目、国际合作项目、以及上海市科委、卫计委等多项科研项目。曾担任美国华人生物学家协会秘书长和理事会委员,现任《现代免疫学》杂志主编,Journal of Molecular Cell Biology和Current Research in Immunology杂志副主编,《中国科学SCLS》,Immunity and Inflammation, Cellular Immunology, STTT等杂志编委。