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根據(jù)國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)發(fā)布的GLOBOCAN 2020，結(jié)直腸癌(colorectal cancer, CRC)是2020年世界上第三大常見(jiàn)癌癥(發(fā)病率10%)和癌癥死亡的第二大原因(死亡率9.4%)。既往研究表明，慢性炎癥與結(jié)直腸癌的病因和發(fā)病機(jī)制有關(guān)，稱(chēng)為結(jié)腸炎相關(guān)CRC(CAC)。炎癥性腸病(Inflammatory bowel disease, IBD)，包括克羅恩病(Crohn’s disease, CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)，顯著增加了CAC的風(fēng)險(xiǎn)，例如，UC患者發(fā)生CAC的風(fēng)險(xiǎn)增加了2.4倍。CD患者的CAC發(fā)病率相似，但年齡低于健康人群。盡管CRC的分子機(jī)制尚不清楚，但一種可能性是與遺傳易感個(gè)體對(duì)腸道微生物群的免疫反應(yīng)加重有關(guān)。反過(guò)來(lái)，微生物群也可能顯著影響宿主防御和炎癥反應(yīng)，從而影響IBD和CRC的發(fā)展和進(jìn)展。

腸道微生物群是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，在人類(lèi)健康和多種疾病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。近幾十年來(lái)，隨著高通量、新一代測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)的進(jìn)步，數(shù)萬(wàn)億細(xì)菌、真菌、病毒、寄生蟲(chóng)和古生菌已被確認(rèn)。已發(fā)現(xiàn)細(xì)菌(胃癌的幽門(mén)螺桿菌)和病毒(肝癌的乙肝和丙肝病毒以及宮頸癌的人乳頭瘤病毒)強(qiáng)烈影響癌癥發(fā)生(腫瘤發(fā)生)、進(jìn)展和治療。結(jié)腸炎和癌癥微生物組研究幾乎完全集中在細(xì)菌成員基因組上。目前，在估計(jì)的10¹²種不同的微生物中，只有11種被認(rèn)為是人類(lèi)致癌物。越來(lái)越多的證據(jù)表明，僅靠某些微生物的存在和數(shù)量改變不足以致癌，但它們可以作為“第二擊”，促進(jìn)致病性細(xì)菌感染、生態(tài)失調(diào)和宿主免疫調(diào)節(jié)的遺傳缺陷引起的炎癥和癌變。目前，大規(guī)模的臨床試驗(yàn)正在測(cè)試微生物群對(duì)癌癥治療的影響，包括診斷、飲食調(diào)整和腫瘤內(nèi)注射工程細(xì)菌。

幾十年的研究只發(fā)現(xiàn)了幾種直接導(dǎo)致癌癥的病毒，但似乎有很多病毒對(duì)宿主的免疫系統(tǒng)有復(fù)雜的影響。越來(lái)越多地認(rèn)識(shí)到病毒感染參與IBD或CRC的情況。CRC是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。病毒穩(wěn)態(tài)失調(diào)可能引發(fā)或促進(jìn)炎癥性疾病(如IBD)，促進(jìn)發(fā)育不良，最終導(dǎo)致癥狀嚴(yán)重和高死亡率的癌癥。已有研究表明，病毒直接參與炎癥和腫瘤的發(fā)生，因?yàn)樗鼈冇懈腥救祟?lèi)細(xì)胞和突變的能力。此外，病毒可以通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)菌群落的穩(wěn)定性和組成間接起作用。因此，病毒被認(rèn)為是潛在的模塊化生物療法。進(jìn)一步了解病毒如何影響IBD和CRC，對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防癌癥早期階段之后的進(jìn)展有很大的潛力，并顯著促進(jìn)治療方法的發(fā)展。

在本文中，我們回顧了目前將病毒群與炎癥反應(yīng)、結(jié)腸炎、CRC的發(fā)生和進(jìn)展聯(lián)系起來(lái)的知識(shí)。本文總結(jié)了黏膜病毒的組成及其在健康和疾病中的直接作用(如結(jié)腸炎和CRC)。此外，本文還討論了病毒通過(guò)調(diào)節(jié)相關(guān)的細(xì)菌群落間接影響結(jié)腸炎和癌癥。最后，我們嘗試填補(bǔ)知識(shí)空白，并指出未來(lái)潛在的研究方向。

人類(lèi)腸道病毒群包含腸道中自然存在的所有DNA和RNA病毒的基因組，包括噬菌體、真核病毒、古病毒和內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(圖1)。以往的研究主要集中在細(xì)菌(噬菌體)和真核病毒。除此之外，由于對(duì)腸道病毒群在人類(lèi)中的作用了解有限，且病毒數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)較小，所以對(duì)腸道病毒群的其他組成部分的研究還不夠深入。

噬菌體(phages)是細(xì)菌病毒中種類(lèi)最豐富的一類(lèi)，它通過(guò)免疫調(diào)節(jié)和殺菌作用來(lái)影響體內(nèi)穩(wěn)態(tài)。2003年首次公布了從單個(gè)健康個(gè)體中分離出來(lái)的人類(lèi)腸道病毒群，每克至少有10⁹-10¹⁰個(gè)病毒樣顆粒(virus-like particles, VLPs)(圖1)。腸道病毒群包括近10¹⁵個(gè)噬菌體，比細(xì)菌細(xì)胞多10倍，比人類(lèi)細(xì)胞多100倍。以雙鏈DNA(dsDNA)噬菌體有尾病毒目(Caudovirales)和單鏈DNA(ssDNA)噬菌體微病毒科(Microviridae)為主的群居病毒具有高度的特異性、多樣性和穩(wěn)定性。然而，這些噬菌體中的大多數(shù)仍未分類(lèi)。核心噬菌體群落，包括crAss樣噬菌體，是人類(lèi)腸道中最豐富和最廣泛的病毒(20-50%)。與非洲群體相比，西方社會(huì)crAss樣噬菌體的組成有顯著差異。此外，最近在孟加拉國(guó)和坦桑尼亞Laksam地區(qū)的個(gè)體中發(fā)現(xiàn)了一種獨(dú)特的流行噬菌體分類(lèi)群(LAK噬菌體)。由于共生病毒參與宿主免疫培養(yǎng)和成熟，這些病毒的生態(tài)失調(diào)可能會(huì)導(dǎo)致IBD和癌癥，我們將在這篇綜述的后面進(jìn)行討論。

圖1 病毒在人體腸道中的分布。人類(lèi)病毒群包含DNA和RNA兩種類(lèi)型，人類(lèi)每克毛重糞便中含有10⁹-10¹⁰個(gè)病毒樣顆粒。病毒群的主要成分是真核生物、細(xì)菌(細(xì)菌噬菌體或噬菌體)、古菌病毒和內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒。核心噬菌體群落是人類(lèi)腸道中最常見(jiàn)的噬菌體，例如crAss樣噬菌體。該插圖是通過(guò)改編SMART (https://smart.servier.com)和Vecteezy(vecteezy.com)模板創(chuàng)建的。

多種腸道病毒可以感染人類(lèi)，包括逆轉(zhuǎn)錄酶病毒、諾如病毒(norovirus)、輪狀病毒、腺病毒和皰疹病毒。例如，諾如病毒是全世界范圍內(nèi)食源性腸胃炎的主要病因。小鼠諾如病毒(MNoV)在小鼠體內(nèi)形成終身腸道感染，無(wú)癥狀個(gè)體可長(zhǎng)期攜帶諾如病毒而無(wú)明顯疾病。腸道病毒感染可導(dǎo)致從無(wú)癥狀到中度、重度急性或重度慢性疾病的病理生理過(guò)程，可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)腸炎和癌癥(圖2)。

在過(guò)去的20年里，隨著病毒宏基因組學(xué)的發(fā)展，病毒與腸道炎癥和癌癥之間的研究領(lǐng)域已經(jīng)從檢測(cè)病毒粒子的存在發(fā)展到相互作用和病毒驅(qū)動(dòng)的分子機(jī)制的研究(表1)。

圖2 宿主-病毒在腸道炎癥和癌癥中的相互作用。腸道病毒豐富度隨著IBD和CRC患者病情的加重而增加，而細(xì)菌多樣性和豐富度則降低，反映出疾病與細(xì)菌和病毒微生物的反向相關(guān)性。腸道炎癥的誘導(dǎo)或直接的遺傳毒性作用是微生物群誘導(dǎo)腸道癌變的主要機(jī)制。病毒可通過(guò)①直接感染腸道；②通過(guò)細(xì)菌間接影響宿主；③與宿主免疫系統(tǒng)相互作用并誘導(dǎo)免疫應(yīng)答等途徑促進(jìn)CRC的發(fā)生。該插圖是通過(guò)改編SMART(https://smart.servier.com)和Vecteezy(vecteezy.com)模板創(chuàng)建的。

表1 病毒與腸道炎癥和癌癥的關(guān)系。

IBD患者的噬菌體組成與健康對(duì)照明顯不同。與微病毒科(Microviridae)相比，CD或UC患者的有尾病毒目(Caudovirales)顯著增加，細(xì)菌豐富度和多樣性降低。在兒童CD患者的回腸活檢中也發(fā)現(xiàn)Caudovirales增多，但糞便中Caudovirales增多與UC發(fā)病無(wú)關(guān)。在另一項(xiàng)研究中，發(fā)現(xiàn)結(jié)腸中有皰疹病毒科(Herpesviridae)序列的患者顯示出人類(lèi)內(nèi)源性病毒基因表達(dá)增加和微生物多樣性增加。在早期診斷的未接受治療的IBD患者中，UC患者的Hepadnaviridae轉(zhuǎn)錄本數(shù)量高于CD患者和對(duì)照組，而Polydnaviridae和Tymoviridae含量較低。此外，與對(duì)照組相比，CD患者的Hepeviridae豐度增加，Virgaviridae豐度減少。在IBD患者中普氏棲糞桿菌(Faecalibacterium prausnitzii)通常減少，在IBD患者的樣本中發(fā)現(xiàn)F. prausnitzii噬菌體明顯高于家庭對(duì)照組，表明IBD中F. prausnitzii介導(dǎo)的死亡率增加。值得注意的是，特異性病毒感染可與IBD風(fēng)險(xiǎn)基因相互作用，改變IL-10或Atg16L1缺陷小鼠的腸道疾病，這表明某些種類(lèi)的病毒可能會(huì)導(dǎo)致IBD的發(fā)生(圖3)。

圖3 腸道病毒對(duì)腸上皮細(xì)胞和宿主免疫細(xì)胞的潛在影響。在IL-10缺陷小鼠中，MNoV通過(guò)①微皺褶細(xì)胞穿過(guò)上皮屏障，②感染免疫細(xì)胞(如淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞)，并③引起干擾素反應(yīng)(IFN-α，β)。在IL-10缺陷小鼠中，MNoV可④感染簇狀細(xì)胞，⑤誘導(dǎo)IFN-λ分泌，其對(duì)體內(nèi)病毒的持續(xù)調(diào)控起關(guān)鍵作用。⑥持續(xù)性MNoV也可導(dǎo)致與IBD相關(guān)的Paneth細(xì)胞異常。⑦M(jìn)NoV感染Atg16L1突變小鼠引發(fā)Paneth細(xì)胞異常，表現(xiàn)出腸道疾病。IBD, 炎癥性腸病; IEC, 腸上皮細(xì)胞; MNoV, 小鼠諾如病毒。該插圖是通過(guò)改編SMART(https://smart.servier.com)和Vecteezy(vecteezy.com)模板創(chuàng)建的。

CRC患者和健康對(duì)照組之間的病毒豐富度沒(méi)有顯著差異。然而，據(jù)報(bào)道，病毒失調(diào)與早期和晚期CRC有關(guān)。雖然病毒在CRC發(fā)病機(jī)制中的影響越來(lái)越大，但至今還沒(méi)有明確一致的共識(shí)結(jié)論。進(jìn)一步嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)和交叉隊(duì)列驗(yàn)證是解決這一謎題的關(guān)鍵，建立或反證病毒與CRC的聯(lián)系，特別是在臨床患病率和病理生理學(xué)上。

在CRC標(biāo)本中檢測(cè)到人乳頭瘤病毒(human papillomavirus, HPV)基因組，表明HPV的存在可能與患CRC的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。然而，其他研究質(zhì)疑HPV在結(jié)直腸癌發(fā)生中的作用，因?yàn)樵诮Y(jié)直腸癌標(biāo)本中很少或沒(méi)有發(fā)現(xiàn)HPV DNA，這強(qiáng)調(diào)需要進(jìn)一步的研究來(lái)闡明這種不一致。與HPV陰性組織相比，四種差異表達(dá)基因(WNT-5A, c-Myc, MMP-7和AXIN2)在HPV陽(yáng)性CRC樣本中上調(diào)，這與一項(xiàng)早期的報(bào)告表明HPV與CRC發(fā)病機(jī)制相關(guān)一致。

有研究表明，人類(lèi)巨細(xì)胞病毒(cytomegalovirus, CMV)優(yōu)先感染CRC病變組織而非正常健康組織，這可能與CRC患者預(yù)后不良有關(guān)。這種現(xiàn)象可能與CRC細(xì)胞的增殖和進(jìn)展有關(guān)，與對(duì)照組相比，CMV感染的CRC樣本中TLR2、TLR4、NF-κB、TNF-α表達(dá)升高，癌細(xì)胞系中Bcl-2、cox-2、Wnt/β-catenin表達(dá)升高。

多瘤病毒科(Polyomaviridae)的成員，主要是人類(lèi)多瘤病毒2(稱(chēng)為John Cunningham virus, JCV)被發(fā)現(xiàn)與CRC有關(guān)，表明JCV可能具有致癌作用。然而，在一些研究中，CRC樣本中很少或沒(méi)有檢測(cè)到JCV DNA。有人提出JCV通過(guò)以下方式促進(jìn)結(jié)腸癌發(fā)生：首先，早期JCV蛋白T抗原(T-ag)被認(rèn)為介導(dǎo)了病毒的致癌潛能，并與染色體不穩(wěn)定性有關(guān)；其次，JCV可能負(fù)責(zé)誘導(dǎo)腫瘤抑制基因(如p53)的多態(tài)性和/或改變；最后，JCV可能會(huì)改變細(xì)胞行為(如遷移和侵襲)，強(qiáng)調(diào)可能參與了PI3K/AKT、MAPK和/或Wnt/β-catenin通路。

在一項(xiàng)罕見(jiàn)的針對(duì)意大利人群的研究中，患有乙肝和丙肝病毒相關(guān)肝病的CRC患者表現(xiàn)出更好的5年無(wú)病生存期和較低的異時(shí)性肝轉(zhuǎn)移發(fā)生率，作者聲稱(chēng)是“金屬蛋白酶抑制劑”假說(shuō)，而不是病毒感染的直接影響。在另一項(xiàng)研究中，發(fā)現(xiàn)乙肝病毒(HBV)感染與結(jié)直腸癌風(fēng)險(xiǎn)增加密切相關(guān)，還有研究發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒(HCV)感染與結(jié)直腸癌的發(fā)生沒(méi)有相關(guān)性。由于差異顯著，有必要進(jìn)一步研究不同類(lèi)型肝炎病毒、炎癥性疾病、CRC之間的相互關(guān)系。

相同的噬菌體在腸道炎癥環(huán)境中可能扮演著“雙刃劍”的角色。有尾病毒目噬菌體可顯著減少致癌性細(xì)菌的定植，提高易發(fā)生CRC的動(dòng)物的存活率。同樣，CD患者中有尾病毒目噬菌體的豐度顯著增加。有必要分析這些復(fù)雜的相互作用，以測(cè)試病毒微生物是否可能在未來(lái)的研究中有治療益處。

因此，盡管有爭(zhēng)議，但這一領(lǐng)域的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一些真核病毒可以感染人類(lèi)細(xì)胞，造成感染，觸發(fā)免疫反應(yīng)，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病。未來(lái)的研究應(yīng)探討病毒組成對(duì)特定腸道疾病(如IBD和CRC)的改變和影響。

腸道病毒首先暴露在細(xì)菌中，在宿主細(xì)胞(腸細(xì)胞或免疫細(xì)胞)中開(kāi)始復(fù)制。動(dòng)物感染模型已被普遍用于檢查腸道病毒和其他微生物之間的相互作用。目前，這些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)通過(guò)使用抗生素處理和無(wú)菌小鼠或免疫缺陷小鼠和/或感染人類(lèi)和小鼠病毒的年輕小鼠中進(jìn)行。細(xì)菌微生物群對(duì)腸道病毒的有益作用直到最近才被認(rèn)識(shí)到，這可能是因?yàn)樵S多研究涉及腹腔注射病毒而不是自然的口服途徑。

由于噬菌體和細(xì)菌在進(jìn)化過(guò)程中進(jìn)行著激烈的“軍備競(jìng)賽”，噬菌體可能會(huì)改變細(xì)菌的微生物組，并通過(guò)復(fù)雜的機(jī)制在腸道生理和疾病中發(fā)揮作用，這需要進(jìn)一步廣泛的闡明(圖4A)。首先，腸道噬菌體負(fù)責(zé)細(xì)菌群落之間的水平基因轉(zhuǎn)移(horizontal gene transfer, HGT)，包括發(fā)病機(jī)制和抗生素耐藥性，這給控制細(xì)菌感染帶來(lái)了醫(yī)療負(fù)擔(dān)。其次，噬菌體的激活導(dǎo)致其細(xì)菌宿主的裂解和特定腸道細(xì)菌種類(lèi)的豐度的變化。最后(但并非最不重要的)，細(xì)菌裂解會(huì)釋放作為病原體相關(guān)分子模式(PAMP)和抗原的蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和核酸，這可能觸發(fā)炎癥信號(hào)級(jí)聯(lián)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞因子、細(xì)胞浸潤(rùn)和組織損傷。最近的研究表明，病毒可以通過(guò)以下機(jī)制增強(qiáng)復(fù)制和傳播(圖4B)：(1)細(xì)菌對(duì)病毒粒子的穩(wěn)定作用。脊髓灰質(zhì)炎病毒(Poliovirus, PV)通過(guò)糞口途徑傳播，可傳播至中樞神經(jīng)系統(tǒng)。腸道細(xì)菌穩(wěn)定病毒粒子并限制熱失活以增強(qiáng)PV復(fù)制和小鼠糞-口傳播。(2)細(xì)菌可增加宿主細(xì)胞附著。PV與脂多糖(LPS，革蘭氏陰性細(xì)菌表面的一種聚糖)和肽聚糖(革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分)結(jié)合，增強(qiáng)病毒對(duì)宿主細(xì)胞的附著。(3)病毒結(jié)合LPS可誘導(dǎo)免疫耐受。小鼠乳腺腫瘤病毒(MMTV)是逆轉(zhuǎn)錄病毒科(Retroviridae)的一種，在人類(lèi)中通過(guò)母乳從母親傳播給后代。MMTV與LPS結(jié)合，誘導(dǎo)宿主TLR信號(hào)和IL-10介導(dǎo)的免疫耐受，啟動(dòng)病毒復(fù)制和傳播。(4)宿主IFN-λ可能受微生物調(diào)控。MNoV是杯狀病毒科（Caliciviridae）諾如病毒屬的一種，通過(guò)糞口途徑傳播，細(xì)菌可能通過(guò)調(diào)節(jié)IFN-λ反應(yīng)促進(jìn)MNoV的復(fù)制。

除了通過(guò)細(xì)菌間接影響宿主外，噬菌體還可以直接與宿主的免疫系統(tǒng)相互作用，引發(fā)免疫反應(yīng)。越來(lái)越多的證據(jù)表明，在IBD或CRC患者腸道中，噬菌體與宿主細(xì)胞內(nèi)免疫途徑相互作用并激活免疫應(yīng)答。

共生病毒通過(guò)RIG-I-MAVS-IRF1-IL15軸和TLR3和/或TLR7 IFN-β通路抑制上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞，保護(hù)宿主動(dòng)物免受右旋糖酐硫酸鈉(DSS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎(圖4C)。有尾病毒目噬菌體間接或直接刺激免疫反應(yīng)并加重結(jié)腸炎。首先，噬菌體裂解細(xì)菌并釋放促炎產(chǎn)物；其次，噬菌體可以通過(guò)TLR9/MyD88依賴(lài)的方式促進(jìn)淋巴結(jié)中CD8+和IFN-γ產(chǎn)生的CD4+ T細(xì)胞群的增加(圖4C)。被金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)或銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)噬菌體感染后，外周血單核細(xì)胞表現(xiàn)出轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，IL-1、IL-6、TNF的轉(zhuǎn)錄明顯增強(qiáng)。銅綠假單胞菌感染的人類(lèi)傷口中的絲狀噬菌體觸發(fā)了免疫細(xì)胞中TLR3的激活和I型IFN的產(chǎn)生。反過(guò)來(lái)，這種類(lèi)型的細(xì)胞因子(IFNα和IFNβ)抑制巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF，從而損害吞噬作用和細(xì)菌清除，延遲傷口愈合。盡管在理解噬菌體與細(xì)菌的相互作用方面取得了這些進(jìn)展，但要理解這種“軍備競(jìng)賽”還為時(shí)過(guò)早。未來(lái)，更多的研究可能會(huì)集中在腸道噬菌體對(duì)影響噬菌體適應(yīng)性和發(fā)病機(jī)制的細(xì)菌微生物群組成的影響上。

總的來(lái)說(shuō)，病毒、細(xì)菌和宿主免疫系統(tǒng)之間的相互作用正在被更廣泛地研究。然而，在許多情況下，因果關(guān)系和分子機(jī)制仍然沒(méi)有被完全理解，應(yīng)該從更廣泛的機(jī)制上進(jìn)行探索。

圖4 跨界交互作用和機(jī)制。A，噬菌體通過(guò)宿主相關(guān)細(xì)菌直接或間接與宿主相互作用。這些相互作用可能影響宿主的遺傳變異，并對(duì)宿主健康產(chǎn)生明顯的影響。B，細(xì)菌增強(qiáng)腸道病毒復(fù)制和傳播的機(jī)制。C，病毒影響腸道的可能機(jī)制。①樹(shù)突狀細(xì)胞可通過(guò)RIG-I MAVS IRF1途徑感知病毒，刺激IL-15分泌，從而促進(jìn)IELs增殖，抑制其凋亡。②駐留病毒被樹(shù)突狀細(xì)胞TLR3和TLR7識(shí)別，產(chǎn)生保護(hù)性IFN-β來(lái)抑制腸道炎癥。③噬菌體被內(nèi)吞于樹(shù)突狀細(xì)胞中，激活B細(xì)胞和T細(xì)胞，刺激IFN-γ介導(dǎo)的TLR9依賴(lài)性免疫反應(yīng)，從而加劇結(jié)腸炎。IEC, 腸上皮細(xì)胞; LPS, 脂多糖。該插圖是通過(guò)改編SMART(https://smart.servier.com)和Vecteezy(vecteezy.com)模板創(chuàng)建的。

以噬菌體為基礎(chǔ)的療法(也稱(chēng)為噬菌體療法)已經(jīng)存在了大約100年。60年前，傳染病的治療方法在大多數(shù)西方國(guó)家?guī)缀醣粧仐�，因�(yàn)槠浣Y(jié)果難以預(yù)測(cè)，而且新發(fā)現(xiàn)的抗生素極大地改善了治療方法。然而，近幾十年來(lái)，抗生素的濫用導(dǎo)致了抗生素耐藥性的激增。由于缺乏有效的治療方法和細(xì)菌對(duì)抗生素耐藥性的迅速演變，噬菌體療法作為多藥耐藥細(xì)菌感染的替代方法重新受到人們的關(guān)注，主要是在非常嚴(yán)重的情況下。因此，越來(lái)越多的臨床報(bào)道和研究使用噬菌體治療致命性細(xì)菌感染或其他合并癥，如囊性纖維化(CF)和慢性阻塞性肺疾病(COPD)。

這并不奇怪，由于某些致病菌與IBD和CRC都有關(guān)聯(lián)，一些噬菌體相關(guān)療法的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中，用于治療結(jié)腸炎和CRC。噬菌體治療可能在微生物操作方面具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槭删�體具有針對(duì)單一細(xì)菌的高度特異性。例如，噬菌體正在針對(duì)UC中的艱難梭狀芽胞桿菌(Clostridioides difficile)、CD中的粘附侵襲性大腸桿菌(Adherent-invasive E. coli, AIEC)和結(jié)直腸癌中的具核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum）進(jìn)行試驗(yàn)。

粘附侵襲性大腸桿菌(AIEC)可能在CD發(fā)病機(jī)制中起一定的作用。Galtier等人從廢水中分離出三種針對(duì)AIEC的噬菌體，可以減少AIEC在回腸和結(jié)腸定植，減輕DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎癥狀。這項(xiàng)工作為CD患者提供了一種新的治療選擇。一項(xiàng)2期雙盲、隨機(jī)、安慰劑對(duì)照臨床試驗(yàn)(NCT03808103)招募了30例CD患者，以評(píng)估AIEC特異性噬菌體雞尾酒(EcoActive)對(duì)疾病活動(dòng)、炎癥標(biāo)志物和AIEC負(fù)荷的有效性。

具核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum）參與CRC的發(fā)病機(jī)制。靶向F. nucleatum的噬菌體也進(jìn)入了臨床試驗(yàn)，利用這些病毒治療CRC并降低癌癥負(fù)擔(dān)。然而，這種單一的靶向也對(duì)利用噬菌體治療沒(méi)有特異性和有效噬菌體的新興菌株提出了挑戰(zhàn)，這些噬菌體可以通過(guò)從野生噬菌體中分離或通過(guò)工程設(shè)計(jì)生成多靶向通用噬菌體來(lái)開(kāi)發(fā)。Gogokhia等人報(bào)道了從UC患者中分離的有尾病毒目噬菌體可以抑制致癌性粘附侵襲性大腸桿菌的生長(zhǎng)，并抑制小鼠模型腸道腫瘤的生長(zhǎng)。此外，噬菌體編碼一種解聚酶，使它們能夠降解生物膜并接近駐留的生物體。也可以設(shè)計(jì)具有額外治療優(yōu)勢(shì)的噬菌體，例如，使用疊氮化物修飾的噬菌體連接伊立替康-葡聚糖納米顆粒治療CT26結(jié)直腸癌小鼠，可降低梭桿菌(Fusobacterium spp.)的水平，并有效抑制腫瘤生長(zhǎng)。

以上研究強(qiáng)調(diào)，需要指出噬菌體療法在結(jié)腸炎和CRC中的潛在治療作用。噬菌體通常對(duì)細(xì)菌的靶標(biāo)范圍很窄的主要限制可以通過(guò)設(shè)計(jì)多價(jià)、廣泛靶標(biāo)的人工噬菌體來(lái)解決，或者儲(chǔ)存更多的野生噬菌體用于臨床應(yīng)用。此外，擴(kuò)大噬菌體療法在人類(lèi)治療IBD和CRC中的應(yīng)用還需要更大規(guī)模的隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)。

腫瘤病毒治療是以溶瘤病毒(Oncolytic viru, OVs)為基礎(chǔ)的免疫治療，通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironments, TME)來(lái)逆轉(zhuǎn)免疫抑制狀態(tài)，進(jìn)而刺激抗腫瘤免疫。OVs是一種天然的或經(jīng)過(guò)基因改造的病毒，旨在靶向并殺死癌細(xì)胞，而不會(huì)對(duì)正常細(xì)胞造成明顯損害。目前，包括單純皰疹病毒(herpes simplex virus, HSV)、牛痘病毒(vaccinia virus, VAC)、腺病毒(adenovirus, AdV)、呼腸孤病毒(reovirus, RV)、麻疹病毒(measles virus, MeV)等在內(nèi)的多種DNA和RNA病毒正迅速成為治療癌癥的新途徑。OVs目前通過(guò)基因修飾或與其他策略結(jié)合來(lái)優(yōu)化，在不傷害健康細(xì)胞的情況下提供更大的特異性和對(duì)腫瘤的療效。表2總結(jié)了正在進(jìn)行的CRC患者臨床試驗(yàn)。

OVs可以作為癌癥疫苗，增加腫瘤特異性T細(xì)胞反應(yīng)。OVs還可以裝備免疫刺激分子(如粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子，GM-CSF)，以提高其免疫激活特性。攜帶GM-CSF的OVs可促進(jìn)樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)的遷移和成熟，最終導(dǎo)致T細(xì)胞反應(yīng)的啟動(dòng)增強(qiáng)，如talimogene laherparepvec(T-VEC)和pexastimgene devacirepvec(Pexa-Vec或JX-594)。Talimogene laherparepvec (T-VEC)系統(tǒng)(HSV)是一種眾所周知的治療修飾病毒。T-VEC已經(jīng)被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)和歐洲藥品管理局批準(zhǔn)用于治療轉(zhuǎn)移性黑色素瘤，T-VEC目前正在CRC臨床試驗(yàn)中。Pexa-Vec是一種經(jīng)過(guò)修飾的VAC，可編碼GM-CSF和β-半乳糖苷酶，以滅活病毒胸苷激酶基因，目前正在進(jìn)行多項(xiàng)臨床試驗(yàn)。

IL-12是Th1型癌癥免疫反應(yīng)的主要調(diào)控因子，是另一種用于裝備OVs的細(xì)胞因子，如TBio-6517(I/II期)和ONCR-177(I期)。LOAd703 (Phase I/II)是一種雙臂ADV，由兩種腫瘤壞死因子受體(TNF)家族配體CD40L和4-1BBL組成，可刺激T細(xì)胞擴(kuò)張、效應(yīng)功能獲得、存活和T細(xì)胞記憶的發(fā)展。

Enadenotucirev (EnAd; ColoAd1)是一種復(fù)雜的嵌合病毒，由不同的腺病毒血清型重組而成，目前正在進(jìn)行臨床研究。未修飾的病毒，如呼腸孤病毒Pelareorep (Reolysin)，也正在用于CRC治療的臨床試驗(yàn)。

此外，OVs可以與免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors, ICIs)或細(xì)胞毒性藥物結(jié)合，通過(guò)協(xié)同機(jī)制實(shí)現(xiàn)最有效的癌癥免疫治療，如Pexa-Vec與Tremelimumab(anti-CTLA-4)和Durvalumab(against PD-L1)，TBio-6517與Pembrolizumab(anti-PD-1)，ColoAd1與nivolumab(anti-PD-1)，T-VEC與Atezolizumab(anti-PD-L1)，OH2與HX008(anti-PD-L1)，ONCR-177與Pembrolizumab。通過(guò)這些多管齊下的研究和臨床試驗(yàn)，我們預(yù)計(jì)一些OVs可能能夠獲得FDA的批準(zhǔn)，成功用于癌癥治療的臨床應(yīng)用。

表2 使用溶瘤病毒治療CRC患者的臨床試驗(yàn)。

注：5-FC, 5-氟胞嘧啶; 5-FU, 5-氟尿嘧啶; AdV, 腺病毒; CTLA-4，細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4; dsDNA,雙鏈DNA; dsRNA,雙鏈RNA; GM-CSF，粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子; HSV，單純皰疹病毒; i.a.,肝內(nèi)動(dòng)脈; i.t., 瘤內(nèi); i.v., 靜脈注射; MeV, 麻疹病毒; MSS-CRC，微衛(wèi)星穩(wěn)定型結(jié)直腸癌; PD-1，程序性細(xì)胞死亡蛋白1; PD-L1，程序性死亡配體-1; Ref, 參照; RV, 呼腸孤病毒; ssRNA, 單鏈RNA; TNBC, 三陰性乳腺癌; VAC, 牛痘病毒; VEGF, 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子; T-VEC, talimogene laherparepvec。

¹Clinicaltrials.gov標(biāo)識(shí)符。²黑色素瘤、實(shí)體瘤、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌、乳腺癌、晚期實(shí)體瘤、TNBC、CRC、非黑色素瘤皮膚癌、肝轉(zhuǎn)移瘤。來(lái)源: clinicaltrials.gov; 2021年5月評(píng)估。

高通量宏基因組測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)使我們能夠了解人類(lèi)腸道噬菌體和各種病毒群體的復(fù)雜性和豐富性。然而，與腸道微生物組的細(xì)菌組成部分相比，腸道病毒群幾乎被忽視了，這主要是由于可用的病毒鑒定和分類(lèi)工具有限；也可能是由于對(duì)細(xì)菌微生物組本身的重大興趣，所以病毒群的重要性在某種程度上被忽略了。此外，病毒以幾種不同的遺傳形式存在，它們的主要核酸(RNA或DNA)、鏈的特征(陽(yáng)性或陰性)和鏈的數(shù)量(單鏈或雙鏈)不同。病毒的復(fù)雜性對(duì)庫(kù)的準(zhǔn)備和測(cè)序策略提出了挑戰(zhàn)。目前估計(jì)只有1%的病毒群被測(cè)序，無(wú)法歸類(lèi)的序列(分類(lèi)或功能上)在60% - 90%之間(稱(chēng)為病毒暗物質(zhì))，有待鑒定。

VLPs組分可以使用透射電子顯微鏡(TEM)、宏基因組測(cè)序或高通量短讀長(zhǎng)技術(shù)(Roche 454、Illumina平臺(tái)和Ion Torrent平臺(tái))進(jìn)行檢測(cè)。最近，兩種長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)(Pacific Biosciences和Oxford Nanopore)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。這些技術(shù)可以幫助構(gòu)建新的大型病毒基因組，獲得甲基化模式的信息，并在單個(gè)病毒粒子水平上研究種群結(jié)構(gòu)。病毒宏基因組分析工作流程包括質(zhì)量控制、reads的過(guò)濾和修剪、將reads組裝成contigs、去除細(xì)菌污染、在病毒數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)病毒基因組進(jìn)行比對(duì)以及下游分析。已經(jīng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一些軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)處理高通量病毒群測(cè)序數(shù)據(jù)(表3)，這些工具應(yīng)該在仔細(xì)考慮樣本類(lèi)型和科學(xué)問(wèn)題后使用。因此，一個(gè)關(guān)鍵的限制是是否有專(zhuān)業(yè)的生物信息學(xué)家和適當(dāng)?shù)挠布��?lái)執(zhí)行如此龐大和耗時(shí)的分析。

除了病毒宏基因組測(cè)序外，未來(lái)的互補(bǔ)方法可能包括腸道病毒宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)(RNA-seq)和病毒宏蛋白質(zhì)組學(xué)。上述技術(shù)和其他未來(lái)發(fā)展可能會(huì)很好地塑造病毒群研究，以探索腸道病毒群的發(fā)病機(jī)制及其對(duì)人類(lèi)的潛在有益影響，為設(shè)計(jì)有效的基于病毒群的腸道和結(jié)腸疾病治療方案提供見(jiàn)解。

表3 病毒宏基因組分析的選用方法和數(shù)據(jù)庫(kù)。

盡管取得了這些相對(duì)迅速的進(jìn)展，但我們對(duì)腸道病毒特性的理解仍然存在重大差距。（1）雖然病毒參與結(jié)腸炎和CRC的發(fā)展已經(jīng)越來(lái)越明顯，但目前的理論和觀察結(jié)果需要進(jìn)一步的檢驗(yàn)和驗(yàn)證。（2）隨著許多新技術(shù)的出現(xiàn)，如核酸測(cè)序、組學(xué)分析和生物信息學(xué)管道，腸道病毒群的特性及其在病理?xiàng)l件發(fā)展中的作用仍處于早期階段。（3）病毒數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)較小且不完整(與細(xì)菌基因組數(shù)據(jù)庫(kù)相比)，限制了我們?cè)敿?xì)分析健康和疾病中的粘膜病毒的能力。（4）有關(guān)人類(lèi)健康的病毒學(xué)研究面臨著相當(dāng)大的個(gè)體間差異，這些差異可能受到許多因素的影響，如年齡、性別、種族、地理、飲食以及樣本收集、儲(chǔ)存和處理。

總之，在病毒群研究、認(rèn)識(shí)、疾病相關(guān)性和臨床應(yīng)用/治療方面有許多重要進(jìn)展，同樣也還有許多障礙。在噬菌體治療和OVs獲得廣泛臨床應(yīng)用批準(zhǔn)之前，必須適當(dāng)解決上述障礙。盡管存在這些擔(dān)憂(yōu)，但病毒療法可能值得探索，并且通過(guò)分子工程可能具有巨大潛力。

本文除了提供一個(gè)基本理念，并總結(jié)了病毒群與IBD和CRC的聯(lián)系外，還討論了噬菌體是一個(gè)很有前景的治療工具，以對(duì)抗人類(lèi)炎癥性腸病和結(jié)直腸癌的致病菌。噬菌體治療的隨機(jī)、安慰劑對(duì)照試驗(yàn)已經(jīng)在IBD和CRC中進(jìn)行。此外，迫切需要在病毒分離、宏基因組學(xué)、富集培養(yǎng)和生物信息學(xué)工具方面設(shè)計(jì)和發(fā)明新的方法，以提高我們未來(lái)定義和描述病毒的能力，需要進(jìn)一步的大規(guī)�？v向和長(zhǎng)期隨訪前瞻性研究，以及深入的實(shí)驗(yàn)調(diào)查和驗(yàn)證。該領(lǐng)域的關(guān)鍵方向是確定腸道微生物群與先天性免疫和適應(yīng)性免疫之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系(如因果關(guān)系)。此外，噬菌體治療可與細(xì)菌或其他微生物組分(通過(guò)FMT、益生素和益生菌)一起應(yīng)用，以改變毒性和免疫原性，有效地馴服人類(lèi)加劇的炎癥疾病，改善人類(lèi)健康。

附：縮寫(xiě)

5-FC, 5-氟胞嘧啶; 5-FU, 5-氟尿嘧啶; AdV, 腺病毒; AIEC, 粘附侵襲性大腸桿菌; CAC, 結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌; CD, 克羅恩病; cDNA, 互補(bǔ)DNA; CMV, 巨細(xì)胞病毒; CRC, 結(jié)直腸癌; CTLA-4，細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4; dsDNA,雙鏈DNA; dsRNA,雙鏈RNA; EnAd, Enadenotucirev；FAD，食品藥品監(jiān)督管理局; gDNA, 基因組DNA; GM-CSF，粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子; HBV, 乙型肝炎病毒; HCV, 丙型肝炎病毒; HPV, 人乳頭瘤病毒; HSV，單純皰疹病毒; i.a.,肝內(nèi)動(dòng)脈; i.t., 瘤內(nèi); i.v., 靜脈注射; IARC, 國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu); IBD, 炎癥性腸病; ICI, 免疫檢查點(diǎn)抑制劑; IEC, 腸上皮細(xì)胞; JCV, John Cunningham病毒; LPS, 脂多糖; MeV, 麻疹病毒; MMTV, 小鼠乳腺腫瘤病毒; MNoV, 小鼠諾如病毒; MSS-CRC，微衛(wèi)星穩(wěn)定型結(jié)直腸癌; OV, 溶瘤病毒; PD-1, 程序性細(xì)胞死亡蛋白1; PD-L1, 程序性死亡配體-1; Pexa-Vec, pexastimogene devacirepvec; PV,脊髓灰質(zhì)炎病毒; Ref, 參照; RV, 呼腸孤病毒; ssRNA, 單鏈RNA; VAC, 牛痘病毒; VEGF, 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子; T-VEC, talimogene laherparepvec; TEM, 透射電子顯微鏡; TME, 腫瘤微環(huán)境; TNBC, 三陰性乳腺癌; UC, 潰瘍性結(jié)腸炎; VAC, 牛痘病毒; VEGF, 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子; VLP, 病毒樣顆粒。