文獻解讀：腸-肺軸介導的m6A修飾調控腫瘤抑制新機制
大家好，這里是專注表觀組學十余年，領跑多組學科研服務的易基因。
近日，山東第一醫科大學附屬腫瘤醫院（山東省腫瘤醫院）/山東省精準腫瘤學重點實驗室宋倩博士等為第一作者、陳大衛研究員和于金明院士共同通訊作者，在《Cell Reports》期刊上發表題為“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。研究綜合多種實驗模型和分析方法，發現B. animalis及其代謝產物吲哚-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。該研究不僅為NSCLC的預防和治療提供了新視角，還強調了腸道菌群及其代謝產物在癌癥發生和發展中的重要作用。深圳易基因為本研究提供m6A甲基化測序（MeRIP-seq）技術服務，助力揭示B. animalis和IAA抑制NSCLC進展的表觀轉錄組調控機制。
發表期刊：Cell Reports
影響因子：IF6.9/Q1
技術平臺：宏基因組測序、代謝組學、MeRIP-seq、RNA-seq
作者單位：山東第一醫科大學附屬腫瘤醫院（山東省腫瘤醫院）/山東省精準腫瘤學重點實驗室
DOI：10.1016/j.celrep.2025.116132
近年相關研究表明，腸道菌群及其代謝產物在NSCLC發生發展中具有重要作用。本研究發現，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，研究整合代謝組學進一步揭示，吲哚-3-乙酸（IAA） 是B. animalis的關鍵代謝物，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-肺軸調節抗腫瘤免疫。B. animalis與IAA的補充為NSCLC預防提供了潛在策略。
核心發現
研究摘要
研究方法
研究方法部分涉及多項實驗技術，包括臨床樣本分析、動物模型構建、細胞實驗和分子生物學檢測。
微生物組學測序：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：在體外培養的NSCLC細胞中，測試B. animalis條件培養基（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：非靶向和靶向代謝物分析，鑒定B. animalis產生的關鍵代謝產物。
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）結合實驗、RT-qPCR、Western blot和流式細胞術等技術驗證分子互作和免疫調節。
結果圖形
（1）B. animalis在NSCLC患者糞便樣本中減少
本研究通過宏基因組學分析發現，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志物（如CEA和CYFR21-1）呈負相關，提示其可能作為NSCLC的生物標志物。這一結果奠定了研究的基礎，表明腸道菌群失調與NSCLC發生相關。
（2）從健康人糞便中分離的B. animalis抑制NSCLC腫瘤發生
在小鼠模型中，通過口服給予B. animalis，研究發現其能顯著抑制NSCLC腫瘤的進展，表現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G1/S期阻滯和凋亡。這些數據表明B. animalis具有直接的抗腫瘤效應，且其作用優于其他細菌對照。
（3）B. animalis產生IAA作為其功能性腫瘤抑制代謝物
代謝組學分析發現，Ba-CM中吲哚類代謝物顯著富集，其中IAA是B. animalis的關鍵產物。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-肺軸轉運至肺部。體外實驗表明，IAA直接抑制NSCLC細胞增殖，其效應與Ba-CM相似，提示IAA是B. animalis發揮功能的主要介質。
（4）IAA在體內外模擬B. animalis效應
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，并下調增殖相關蛋白（如PCNA和cyclin D1）的表達。這些結果驗證了IAA能復制B. animalis的抗腫瘤作用，強調了代謝物在機制中的核心地位。
（5）B. animalis和IAA通過減少METTL3介導的m6A修飾以抑制STAT3表達
通過RNA-seq測序和m6A測序（MeRIP-seq），研究發現B. animalis和IAA處理的NSCLC細胞中METTL3表達下調，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METTL3表達下調。而m6A MeRIP-seq進一步證實Ba-CM處理導致全基因組m6A peaks減少，尤其是在STAT3 mRNA中，表明METTL3介導的m6A甲基化被抑制，導致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介導的m6A修飾抑制STAT3表達。
圖5：B.animalis及其代謝產物IAA通過減少METTL3介導的m6A修飾以抑制STAT3表達
(A-B) RNA-seq揭示B.animalis組中RNA聚合酶相關通路顯著減少（每組n=5）。
(C) RNA-seq顯示B.animalis處理組中METTL3下調。
(D) 在LLC皮下小鼠模型中，RT-qPCR發現B.animalis（n=5）和IAA（n=6）抑制METTL3。
(E) RT-qPCR發現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Ba-CM、Ec-CM、Bad-CM或BHI處理的A549細胞中m6A peaks數量。
(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AHR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，證實了AHR/METTL3/STAT3軸通路。這一結果將微生物信號與宿主表觀遺傳調控聯系起來，突出了IAA-AHR互作的中心角色。
（7）B. animalis和IAA增強抗腫瘤免疫以抑制NSCLC進展
通過流式細胞術和多色免疫組化，研究發現B. animalis和IAA處理減少腫瘤相關巨噬細胞（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通過調節IL-6來改善免疫微環境。CD8+ T細胞耗竭實驗增強CD8+ T細胞的細胞毒性功能。這些結果表明B. animalis和IAA通過增強抗腫瘤免疫反應抑制NSCLC。
結論和啟示
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。研究通過多種實驗模型和分析方法，證實了B. animalis及其代謝產物IAA通過腸-肺軸抑制NSCLC進展。具體而言，B. animalis代謝產物IAA激活宿主AHR受體，抑制METTL3介導的m6A修飾，進而抑制STAT3和IL-6表達，最終增強抗腫瘤免疫反應。
MeRIP-seq技術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。研究發現，B. animalis和IAA處理的細胞中METTL3表達下調，m6A修飾減少，特別是STAT3 mRNA的m6A修飾顯著降低。這些結果不僅揭示了B. animalis和IAA抑制NSCLC進展的分子機制，還強調了m6A修飾在腫瘤發生中的重要作用。
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.
近日，山東第一醫科大學附屬腫瘤醫院（山東省腫瘤醫院）/山東省精準腫瘤學重點實驗室宋倩博士等為第一作者、陳大衛研究員和于金明院士共同通訊作者，在《Cell Reports》期刊上發表題為“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。研究綜合多種實驗模型和分析方法，發現B. animalis及其代謝產物吲哚-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。該研究不僅為NSCLC的預防和治療提供了新視角，還強調了腸道菌群及其代謝產物在癌癥發生和發展中的重要作用。深圳易基因為本研究提供m6A甲基化測序（MeRIP-seq）技術服務，助力揭示B. animalis和IAA抑制NSCLC進展的表觀轉錄組調控機制。
標題：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節腫瘤免疫）
發表時間：2025年8月26日發表期刊：Cell Reports
影響因子：IF6.9/Q1
技術平臺：宏基因組測序、代謝組學、MeRIP-seq、RNA-seq
作者單位：山東第一醫科大學附屬腫瘤醫院（山東省腫瘤醫院）/山東省精準腫瘤學重點實驗室
DOI：10.1016/j.celrep.2025.116132
近年相關研究表明，腸道菌群及其代謝產物在NSCLC發生發展中具有重要作用。本研究發現，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，研究整合代謝組學進一步揭示，吲哚-3-乙酸（IAA） 是B. animalis的關鍵代謝物，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-肺軸調節抗腫瘤免疫。B. animalis與IAA的補充為NSCLC預防提供了潛在策略。
核心發現
- B. animalis在非小細胞肺癌（NSCLC）患者的糞便中顯著減少。
- B. animalis通過其代謝產物IAA和腸-肺軸抑制NSCLC的進展。
- B. animalis代謝產物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，包括臨床樣本分析、動物模型構建、細胞實驗和分子生物學檢測。
微生物組學測序：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：在體外培養的NSCLC細胞中，測試B. animalis條件培養基（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：非靶向和靶向代謝物分析，鑒定B. animalis產生的關鍵代謝產物。
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）結合實驗、RT-qPCR、Western blot和流式細胞術等技術驗證分子互作和免疫調節。
結果圖形
（1）B. animalis在NSCLC患者糞便樣本中減少
本研究通過宏基因組學分析發現，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志物（如CEA和CYFR21-1）呈負相關，提示其可能作為NSCLC的生物標志物。這一結果奠定了研究的基礎，表明腸道菌群失調與NSCLC發生相關。
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腫瘤發生
在小鼠模型中，通過口服給予B. animalis，研究發現其能顯著抑制NSCLC腫瘤的進展，表現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G1/S期阻滯和凋亡。這些數據表明B. animalis具有直接的抗腫瘤效應，且其作用優于其他細菌對照。
圖2：B. animalis在體內和體外抑制NSCLC腫瘤發生
（3）B. animalis產生IAA作為其功能性腫瘤抑制代謝物
代謝組學分析發現，Ba-CM中吲哚類代謝物顯著富集，其中IAA是B. animalis的關鍵產物。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-肺軸轉運至肺部。體外實驗表明，IAA直接抑制NSCLC細胞增殖，其效應與Ba-CM相似，提示IAA是B. animalis發揮功能的主要介質。
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在體內外模擬B. animalis效應
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，并下調增殖相關蛋白（如PCNA和cyclin D1）的表達。這些結果驗證了IAA能復制B. animalis的抗腫瘤作用，強調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），研究發現B. animalis和IAA處理的NSCLC細胞中METTL3表達下調，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METTL3表達下調。而m6A MeRIP-seq進一步證實Ba-CM處理導致全基因組m6A peaks減少，尤其是在STAT3 mRNA中，表明METTL3介導的m6A甲基化被抑制，導致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介導的m6A修飾抑制STAT3表達。
圖5：B.animalis及其代謝產物IAA通過減少METTL3介導的m6A修飾以抑制STAT3表達
(C) RNA-seq顯示B.animalis處理組中METTL3下調。
(D) 在LLC皮下小鼠模型中，RT-qPCR發現B.animalis（n=5）和IAA（n=6）抑制METTL3。
(E) RT-qPCR發現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Ba-CM、Ec-CM、Bad-CM或BHI處理的A549細胞中m6A peaks數量。
(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AHR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，證實了AHR/METTL3/STAT3軸通路。這一結果將微生物信號與宿主表觀遺傳調控聯系起來，突出了IAA-AHR互作的中心角色。
圖6：IAA通過激活AHR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
通過流式細胞術和多色免疫組化，研究發現B. animalis和IAA處理減少腫瘤相關巨噬細胞（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通過調節IL-6來改善免疫微環境。CD8+ T細胞耗竭實驗增強CD8+ T細胞的細胞毒性功能。這些結果表明B. animalis和IAA通過增強抗腫瘤免疫反應抑制NSCLC。
圖7：B. animalis通過抑制IL-6調節抗腫瘤免疫以抑制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。研究通過多種實驗模型和分析方法，證實了B. animalis及其代謝產物IAA通過腸-肺軸抑制NSCLC進展。具體而言，B. animalis代謝產物IAA激活宿主AHR受體，抑制METTL3介導的m6A修飾，進而抑制STAT3和IL-6表達，最終增強抗腫瘤免疫反應。
MeRIP-seq技術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。研究發現，B. animalis和IAA處理的細胞中METTL3表達下調，m6A修飾減少，特別是STAT3 mRNA的m6A修飾顯著降低。這些結果不僅揭示了B. animalis和IAA抑制NSCLC進展的分子機制，還強調了m6A修飾在腫瘤發生中的重要作用。
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.
標簽：
RNA甲基化
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