近年来，越来越多的证据表明肿瘤组织中存在微生物，这些肿瘤内源微生物通常生物量较低且大多存在于肿瘤免疫微环境细胞胞内。动物实验和临床证据表明肿瘤内源微生物对肿瘤的发生、转移、病人预后及药物抗性都有着重要影响，因此肿瘤微生物成为备受关注的研究前沿。然而，当前研究肿瘤微生物的方法主要是基于16S测序以及组织切片结合免疫荧光染色，或者FISH杂交。这些方法不能定量描述微生物，也无法在完整组织的尺度提供微生物和宿主细胞互作的空间信息，亟待发展新的标记方法。
2024年10月8日，细胞应激生物学国家重点实验室、厦门大学生命科学学院邓贤明教授课题组与厦门大学化学化工学院杨朝勇教授合作在《Advanced Science》杂志上发表了题为“Whole-Tumor Clearing and Imaging of Intratumor Microbiota in Three Dimensions with miCDaL Strategy”的研究论文，建立了基于D型丙氨酸荧光探针标记肿瘤微生物结合iDISCO-CUBIC组织透明化的方法(miCDaL Strategy)，首次在完整组织尺度（厘米级）实现了肿瘤内源微生物的3D成像。
D型丙氨酸的荧光探针可以代谢性整合的方式插入细菌的肽聚糖层，基于这一原理，该类探针有望用于标记体内代谢活跃的细菌。为了验证该方法是否可标记肿瘤内源微生物，邓贤明教授团队选择了自发成瘤的乳腺癌转基因鼠MMTV-PyMT模型，以及TADA和Cy5ADA两种水溶性良好的D型丙氨酸的荧光探针进行研究。通过给活体小鼠瘤内注射TADA，18小时后取出肿瘤组织。切片染色结果显示TADA和细菌16S通用杂交探针EUB338共定位，表明D型丙氨酸的荧光探针可以原位活体标记肿瘤内源微生物。这种标记方法能有效避免后续复杂实验操作引入外源微生物的风险，具有显著优势。
在此基础上，研究团队使用改良的iDISCO-CUBIC方法成功将小鼠完整乳腺癌组织透明化，结合平铺光片显微镜实现了小鼠完整乳腺癌组织内源微生物的3D成像。基于该方法，率先探究了不同发展阶段肿瘤、肿瘤微生物的量变及空间演化规律。结果表明随着肿瘤坏死区逐渐增大，肿瘤微生物含量逐渐升高并逐渐向肿瘤坏死区域迁移。随后，用该方法研究了肿瘤微生物与免疫细胞互作情况，发现肿瘤微生物与CD4、CD8阳性T细胞在空间上相互排斥，即肿瘤微生物倾向于定位在肿瘤微环境免疫抑制区域。接下来，应用该方法证实了肺部转移灶存在微生物富集。最后，将该方法推广到乳腺癌病人组织，手术取下的新鲜组织和D型丙氨酸的荧光探针孵育即可完成肿瘤微生物标记。研究团队发现在病人组织中，微生物和NK细胞空间互斥，和三级淋巴结也存在类似效应。
综上，研究团队发展了一套新的肿瘤微生物标记方法，可用于揭示在3D大空间尺度（厘米级）肿瘤微生物和宿主细胞互作情况，为深入开展肿瘤微生物的功能研究提供了强有力的工具。
厦门大学生命科学学院助理教授王跃宙、博士生姜梓乐、厦门大学附属翔安医院张凯博士、唐慧敏主治医师为该论文共同第一作者，杨朝勇教授和邓贤明教授为共同通讯作者，该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、新基石科学基金会所设立的科学探索奖、福建省自然科学基金、厦门南方海洋中心等项目的资助。
【邓贤明教授团队简介】
邓贤明教授团队专注药物化学生物学，围绕肿瘤等重大疾病，解析疾病发生发展的关键信号通路和靶标，开展靶向创新药物发现研究。代表性成果以通讯作者（或共同通讯）发表在Nature、Cell、Nat. Metab.、Sci. Transl. Med.、J. Exp. Med.、Nat. Commun.、Cancer Res.、J. Med. Chem.等国际重要期刊，1项成果入选2022年度“中国生命科学十大进展”，6项专利成果实现技术转让。
图文/邓贤明教授课题组
编辑/林妍
校对/何燕青
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