结直肠癌微生物组通过影响甲基供体代谢调控宿主细胞DNA甲基化

背景：结直肠癌（CRC）的发生涉及宿主与环境（包括肠道及组织微生物组）之间复杂的相互作用。有假说认为，肠道微生物通过表观遗传调控是共生微生物动态影响肠道生物学功能的关键界面。本研究旨在探索CRC中肠道及组织微生物组与宿主DNA甲基化之间的相互作用关系。方法：对匹配的CRC患者（n=18）和健康对照（n=18）的粪便样本进行宏基因组测序。同时，通过16S rRNA基因测序对CRC患者的肿瘤组织（n=24）和癌旁正常组织（n=24）进行组织微生物组分析，并在13例个体亚群中通过全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS）评估宿主DNA甲基化状态。结果：分析显示，与癌旁正常组织相比，CRC组织的DNA甲基化组发生显著改变。一项整合公开数据与内部数据的大型荟萃分析发现，肿瘤组织与癌旁正常组织之间微生物来源的甲基供体相关通路存在显著变化。值得注意的是，我们在癌旁正常组织的基因启动子区域观察到微生物相关CpG位点的显著富集，而这一现象在肿瘤组织中基本缺失。此外，我们发现了肿瘤相关基因的甲基化模式与特定细菌类群之间存在稳定且重复出现的关联。结论：本研究强调了肠道微生物群与致病菌在动态塑造DNA甲基化模式、影响生理稳态及促进CRC发生中的关键作用。这些发现为深入理解CRC发展中宿主与环境的复杂互作提供了重要见解，并为该疾病的治疗干预提供了潜在途径。