宏基因组揭示肺炎克雷伯菌“肠-瘤”易位定植重塑化疗耐药

胰腺癌（pancreatic cancer，PC）是消化道致命恶性肿瘤之一，5年总生存率不足12%，发生转移后生存率更降至约3%。尽管精准肿瘤学取得较大进展，但术后复发转移与化疗耐药仍是临床难题。越来越多证据提示肠道菌群变化与PC患者的生存率相关。然而肠道菌群组成的复杂性，为PC的确切临床生物标志物带来了挑战。

近日，中国医科大学附属第一医院主治医师赵磊博士等在《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》（Front. Cell. Infect. Microbiol.）（IF5.5/Q2）期刊发表题为“Gut-to-tumor translocation of multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae shapes the microbiome and chemoresistance in pancreatic cancer”的科研成果。研究以宏基因组测序为核心技术平台，系统分析了转移性胰腺癌患者（MPC）与非转移性胰腺癌患者（NMPC）的肠道菌群组成、多样性、差异物种、微生物代谢通路与抗生素抗性基因，并验证证实肠道多重耐药（MDR）肺炎克雷伯菌( Klebsiella pneumoniae )易位至胰腺肿瘤并在瘤内定植。

标题：Gut-to-tumor translocation of multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae shapes the microbiome and chemoresistance in pancreatic cancer（多重耐药肺炎克雷伯菌的“肠—瘤”易位塑造胰腺癌的微生物组与化疗耐药性）

发表时间：2025-12-02

发表期刊：Front. Cell. Infect. Microbiol.

影响因子：IF5.5/Q2

技术平台：宏基因组测序、全基因组测序

作者单位：中国医科大学第一医院、江苏省疾控中心、中国医科大学等

DOI:10.3389/fcimb.2025.1694479

研究摘要

研究收集了PC患者（其中半数伴有转移）及其匹配健康对照（HCs）的粪便样本。采用宏基因组分析，进一步探究PC与转移性PC患者肠道菌群的功能特征，并进一步评估其临床相关性、微生物代谢通路与抗生素抗性组。在后续验证中，术中采集PC患者的肿瘤组织和胰液样本，进行全面微生物学分析，包括细菌培养、基于质谱的鉴定，以及肺炎克雷伯菌分离株的三代全基因组测序。

研究结果观察到PC患者肠道菌群发生显著改变，主要表现为微生物多样性整体升高。比较丰度分析在非转移性胰腺癌（NMPC）中鉴定出59个差异丰度微生物物种，在转移性胰腺癌（MPC）中鉴定出21个，同时发现18条显著改变的微生物代谢通路。其中，肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）、产酸克雷伯菌（Klebsiella oxytoca）和嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）被鉴定为PC患者肠道菌群中主要的抗生素抗性基因（ARG）携带菌，粪便样本中共检测到653个ARG亚型，其中38%–47%为各组间共有，且共有模式主要发生在MPC样本中。对从肿瘤组织和胰液获得的14株分离菌进行全基因组测序，揭示与宏基因组结果一致的ARG谱和毒力基因，证实了“肠-瘤”易位及潜在瘤内定植的假设。

本研究通过将微生物组分析与微生物培养相结合，为肠道来源的多重耐药（MDR）肺炎克雷伯菌在PC组织中的定植提供了直接证据。

结果图形

（1）微生物组变化

图1：肠道菌群组成分析。

(A) 宏基因组研究设计流程图

(B) 属分类水平不同样本的分类树

(C-D) HC、MPC与NMPC组粪便样本在门(C)与属（D）的菌群组成差异

(E-F) 各样本微生物组成分析及门(E)、属(F)Top10相对频率。

（2）微生物组多样性分析

图2：胰腺癌患者肠道菌群变化

（A）NMPC、MPC与HC组物种水平菌群谱的主成分分析（PCA）

（B）NMPC、MPC、HC组α多样性箱线图

（C-D）MPC组(C)与NMPC组(D)粪便中的差异丰度细菌物种

（3）物种丰度变化

图3：优势物种与胰腺癌患者临床特征相关性

（A）差异表达细菌物种相对丰度与PC临床特征相关性

（B）微生物群落聚类分析热图

（4）微生物代谢通路功能富集分析

图4：微生物代谢通路富集分析

(A) MPC、NMPC组与配对HC组肠道菌群中各样本18条代谢通路显著变化

(B-D) HSERMETANA-PWY(B)、ARGININE_SYN4 PWY(C)与PWY 6588丙酮酸(D)的分层贡献示例

（5）粪便样本中抗生素抗性基因（ARGs）分析

图5：粪便样本的ARG谱分析和网络分析

(A) 四组中Top10优势ARG亚型相对丰度的堆叠柱状图

(B) 四组样本内共有与特有ARG亚型分布韦恩图

(C-D) 分别对MPC与NMPC组粪便样本中靶向细菌物种与ARG进行网络分析

参考文献：

Zhao L, Peng S, Ge M, Xing B, Zhao X, Yang T, Yu S, Zhang C, Liu J, Miao Z, Ma H. Gut-to-tumor translocation of multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae shapes the microbiome and chemoresistance in pancreatic cancer. Front Cell Infect Microbiol. 2025;15:1694479. doi: 10.3389/fcimb.2025.1694479.