萬萬沒想到，糞便微生物也能預警胃癌！
眾所周知從，幽門螺旋桿菌（ Helicobacter pylori , Hp）與胃癌發病有關，「以身試菌」的諾獎得主巴里·馬歇爾也因這個發現名垂青史。
但這次的主角不是Hp！Hp是胃部最常見的細菌[1]，也在大多數人中存在；不過，只有不到3%的攜帶者最終會患上胃癌[2]。
近日，由 上海仁濟醫院消化科房靜遠教授、陳縈晅主任醫師及胃腸外科王爭主任醫師領銜的研究團隊，在著名學術期刊《胃腸病學》（ Gastroenterology ）發表重要研究成果。
他們基於1043位參與者的臨床信息， 首次發現糞便中咽頰鏈球菌（ Streptococcus anginosus , Sa） 和星座鏈球菌（ Streptococcus constellatus , Sc） 有可能成為預警胃癌及其癌前病變的無創生物標誌物[3]。仁濟醫院消化科周澄蓓醫師、潘思遠博士，解放軍總醫院第七醫學中心消化內科金鵬主任醫師為論文共同第一作者。
論文首頁截圖
我國是胃癌大國， 全球一半的胃癌患者在中國[4]。作為發病率已躋身世界前五的癌種， 目前胃癌的篩查仍依賴於胃鏡檢查：操作複雜，體驗差，依從性低[5]，亟需一種簡便、高效的胃癌篩查方法。
胃癌與Hp的關聯讓科學家們再次把目光投向微生物。通過研究 癌組織樣品，科學家們多次發現了Sa的影子[6, 7]。
受這個信號啟發，房教授團隊首先聚焦於25位胃癌（GCa）和25位胃炎（ChG）志願者的組織樣品。通過16S rRNA目標基因測序，他們發現 胃癌組中Sa的序列比例遠高於胃炎組（P=0.0006）。
Sa丰度在胃癌和胃炎組中的差異，左圖表示組織樣品，右圖表示糞便樣品
令人驚訝的是，當用同樣的方法分析這批志願者的糞便樣品時，Sa的序列在胃癌組中的比例也比胃炎組高（P<0.0001）。類似地，Sc的序列也展現出相似的規律，在胃癌組中的比例顯著高於胃炎組（組織：P=0.005；糞便：P=0.013）。
Sc丰度在胃癌和胃炎組中的差異，左圖表示組織樣品，右圖表示糞便樣品
我們都知道，Sa和Sc都是兼性厭氧細菌，有著相似的基因組，也都是人體條件致病菌[8]。 二者在胃癌組中的丰度呈現高度正相關：腫瘤組織（Pearson r=0.61），癌旁組織（r=0.49），糞便樣品（r=0.54）。在胃炎組的糞便樣品中也有類似關係（r=0.58）。這說明 Sa和Sc兩個菌之間可能存在協同作用關係。
研究者們不滿足於50人的16S rRNA靶向測序得到的結果。為此，他們召集510位志願者 （早期胃癌51人，進展期胃癌243人，胃炎組216人），並採用qPCR技術，在組織和糞便樣品中特異性擴增Sa和Sc的特徵DNA序列。
研究者們再次觀測到類似的現象： 胃癌組中Sa的相對丰度顯著高於胃炎組（組織：P=0.013；糞便：P<0.0001）； 胃癌組中Sc的相對丰度也顯著高於胃炎組（組織：P=0.001；糞便：P<0.0001）。
這些結果充分表明， Sa和Sc在胃癌患者腫瘤組織和糞便中富集，並且在糞便中的富集信號比組織樣品強（與胃炎組的差異更明顯）。
順藤摸瓜，研究者們深入挖掘糞便和組織樣品中Sa和Sc的水平變化是否已在早期胃癌患者中呈現。
他們將志願者分成三組：胃炎、早期胃癌和進展期胃癌，發現 Sa和Sc的水平在早期胃癌組中最高，並且顯著高於胃炎組（組織：P<0.0001；糞便：P<0.0001）。這暗示著Sa和Sc的水平能用於胃癌的早期預警。
Sa（左圖）和Sc（右圖）的丰度在胃炎、早期胃癌和進展期胃癌志願者中的分布
更進一步，研究者們探究糞便Sa和Sc水平對胃癌的辨識效果。在 早期胃癌的判定中，Sa和Sc對早期胃癌的判定敏感性分別是75.6%和84.4%。值得注意的是，兩者平行檢驗 （如果兩個信號中有一個陽性，結果呈陽性；如果兩個信號都是陰性，結果呈陰性）敏感性高達91.1%（特異性64%）。在 進展期胃癌的判定中，也是糞便Sa和Sc的平行測試獲得最佳效果，敏感性81.4%（特異性73.4%）。
眾所周知，血液癌胚抗原（CEA）是胃癌檢測和研究中的常用標誌物[9]。研究團隊也探索了CEA是否能提升Sa和Sc對胃癌的判定效果。
他們發現， CEA能將糞便Sa和Sc對進展期癌症的判定敏感性提升至85.2%（特異性71.4%）；但 CEA對早期胃癌的判定效果沒有影響（敏感性89.2%，特異性66.7%）。
訓練樣品中，糞便Sa和Sc、血液CEA以及它們的組合對早期胃癌和進展期胃癌的判別敏感性
最後，研究者們招募了483名受試者作為驗證人群：胃炎組227人，早期胃癌組100人，進展期胃癌組113人。受試者來自北京、天津、南京、上海、廈門和廣州的10家醫院，具有廣泛的代表性。
驗證人群中，胃癌組的糞便Sa和Sc水平都顯著高於胃炎組（P<0.0001）。與測試人群一致，Sa和Sc的平行檢驗對早期胃癌的預測能力最好，敏感性達到97.6%。 判定模型加入CEA後，敏感性（97.3%）並沒有得到提升。對進展期胃癌的預測中，Sa和Sc的平行檢驗敏感性達到92.1%。
既然Sa和Sc與胃癌有如此明顯的關聯，那麼它們跟胃裡面的「大哥」Hp是什麼關係呢？
研究人員發現，在胃癌患者的組織樣品中， Sa和Sc的丰度與Hp的丰度均呈現正相關（Sa：r=0.4，Sc：r=0.3）。並且，這種關聯在早期胃癌組中更顯著 （Sa：r=0.51，Sc：r=0.47）。讓人詫異的是， 在胃炎組中，Sa和Sc的丰度與Hp的丰度沒有關聯。
總的來說，糞便中的Sa和Sc水平有望成為胃癌的早期預警信號。
不過，美國醫療保險和醫療補助服務中心（CMS）的指南中，對醫療檢測方法的納入標準是「靈敏度不低於74%，特異性不低於90%」。雖然現階段糞便Sa和Sc水平對胃癌的判別能力還達不到這一要求，但是這個研究揭示了糞便微生物在胃癌早篩中的潛能，為後續的開發應用奠定了基礎。
可以預期，這些發現將推動糞便微生物在疾病早篩中的應用。
參考文獻：
1.Li, T.H., et al., Alterations in Gastric Microbiota After H. Pylori Eradication and in Different Histological Stages of Gastric Carcinogenesis. Scientific Reports, 2017. 7(1): p. 44935.
2.Wong, B.C., et al., Helicobacter pylori eradication to prevent gastric cancer in a high-risk region of China: a randomized controlled trial. Jama, 2004. 291(2): p. 187-94.
3.Zhou, C.-B., et al., Fecal signatures of Streptococcus anginosus and Streptococcus constellatus for non-invasive screening and early warning of gastric cancer. Gastroenterology.
4.Rawla, P. and A. Barsouk, Epidemiology of gastric cancer: global trends, risk factors and prevention. Prz Gastroenterol, 2019. 14(1): p. 26-38.
5.Karimi, P., et al., Gastric cancer: deive epidemiology, risk factors, screening, and prevention. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev, 2014. 23(5): p. 700-13.
6.Sasaki, H., et al., Presence of Streptococcus anginosus DNA in esophageal cancer, dysplasia of esophagus, and gastric cancer. Cancer Res, 1998. 58(14): p. 2991-5.
7.Coker, O.O., et al., Mucosal microbiome dysbiosis in gastric carcinogenesis. Gut, 2018. 67(6): p. 1024-1032.
8.Jacobs, J.A., et al., Streptococcus anginosus, Streptococcus constellatus and Streptococcus intermedius. Clinical relevance, hemolytic and serologic characteristics. Am J Clin Pathol, 1995. 104(5): p. 547-53.
9.Feng, F., et al., Diagnostic and prognostic value of CEA, CA19–9, AFP and CA125 for early gastric cancer. BMC Cancer, 2017. 17(1): p. 737.
10.Masood, U., et al., Colorectal Cancer Associated with Streptococcus anginosus Bacteremia and Liver Abscesses. Case reports in gastroenterology, 2016. 10(3): p. 769-774.