近日，廈門(mén)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院金文兵教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊Cell上發(fā)表論文。該研究揭示了：腸道微生物產(chǎn)生的新型膽汁酸可以通過(guò)拮抗雄激素受體，從而調(diào)節(jié)腫瘤免疫！

　　腸道微生物能夠產(chǎn)生大量小分子代謝產(chǎn)物，其中包括次級(jí)膽汁酸。微生物來(lái)源的代謝產(chǎn)物與宿主的生理功能和疾病密切相關(guān)，然而這些代謝物和宿主互作的分子機(jī)制仍在很大程度上尚未明確。次級(jí)膽汁酸具有抗菌作用、也能作為信號(hào)分子與宿主的核受體相互作用并調(diào)節(jié)宿主的免疫和代謝，結(jié)構(gòu)上的細(xì)微變化會(huì)顯著影響其與宿主核受體的結(jié)合能力及其對(duì)宿主生理功能的調(diào)控。然而，從功能角度剖析這些次級(jí)膽汁酸對(duì)宿主生理功能的影響仍面臨兩大挑戰(zhàn)：首先，許多次級(jí)膽汁酸的結(jié)構(gòu)未被鑒定，宿主膽汁酸池的組成極為復(fù)雜，其中包含大量分子式相同但鍵合方式不同的同分異構(gòu)體，這使得人們難以明確地對(duì)這些膽汁酸加以區(qū)分；其次，盡管這些膽汁酸可以在人體中被檢測(cè)到，但它們的產(chǎn)生在個(gè)體之間存在較大差異，而且在生物樣本中的含量較低，常常限制了它們的進(jìn)一步分離和功能研究。

　　4月15日，金文兵教授團(tuán)隊(duì)在Cell上在線發(fā)表題為Microbiota-derived bile acids antagonize the host androgen receptor and drive anti-tumor immunity的研究論文，該研究結(jié)合膽汁酸代謝組學(xué)與合成生物學(xué)，對(duì)207種潛在的微生物膽汁酸羥類(lèi)固醇脫氫酶(HSDH)進(jìn)行了功能分析，成功鑒定出56種新型膽汁酸，并發(fā)現(xiàn)其中一類(lèi)膽汁酸是有效的雄激素受體(AR)拮抗劑，能夠抑制與AR相關(guān)的基因表達(dá)，且具有明確的人體相關(guān)性，并進(jìn)一步展示了其中一種膽汁酸以依賴(lài)于CD8+ T細(xì)胞中AR信號(hào)通路的機(jī)制抑制腫瘤的發(fā)生進(jìn)展，同時(shí)增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑(anti-PD-1)的治療效果。

　　研究團(tuán)隊(duì)首先從腸道微生物蛋白庫(kù)中分析挑選了207個(gè)可能的羥類(lèi)固醇脫氫酶(HSDH)，將其構(gòu)建到質(zhì)粒上并轉(zhuǎn)入經(jīng)過(guò)基因編輯工程化的大腸桿菌(敲除大腸桿菌本身的7α-HSDH，隨后引入膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)基因baiG)中進(jìn)行異源表達(dá)，通過(guò)對(duì)已知膽汁酸底物的已知轉(zhuǎn)化確定了這些HSDH的催化活性(基于HSDH對(duì)膽汁酸3, 7, 12位α或β構(gòu)型羥基的氧化或還原功能，將其歸屬于3α, 7α, 12α, 3β, 7β, 12β-HSDH中的其中一種)，進(jìn)一步通過(guò)這些HSDH對(duì)多種結(jié)構(gòu)各異的膽汁酸底物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，最終分離鑒定得到了56種結(jié)構(gòu)新穎的膽汁酸，并通過(guò)膽汁酸代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)這些新型膽汁酸廣泛存在于哺乳動(dòng)物體內(nèi)。

　　隨后，團(tuán)隊(duì)篩選了所發(fā)掘的新型膽汁酸作為信號(hào)分子與宿主的核受體的相互作用，發(fā)現(xiàn)一類(lèi)結(jié)構(gòu)上具有相似性的膽汁酸(3-oxo-Δ5-LCA，3-oxo-Δ4-LCA和3-oxo-Δ4,6-LCA)是活性良好的AR拮抗劑，這些膽汁酸可以與AR的配體結(jié)合域緊密結(jié)合，并抑制AR相關(guān)的基因表達(dá)以及細(xì)胞生長(zhǎng)。

　　通過(guò)代謝組學(xué)和宏基因組分析，作者發(fā)現(xiàn)這些具有AR拮抗活性的膽汁酸在人體腸道和血液中普遍存在，其生物合成基因在腸道微生物中也廣泛存在，且編碼對(duì)應(yīng)基因的腸道菌也在體外和宿主體內(nèi)表現(xiàn)出產(chǎn)生這些活性膽汁酸的能力。

　　基于此，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究了活性膽汁酸能否通過(guò)拮抗AR調(diào)節(jié)宿主腫瘤免疫，發(fā)現(xiàn)膽汁酸3-oxo-Δ4,6-LCA可以顯著抑制小鼠膀胱癌腫瘤的發(fā)生發(fā)展，并且增強(qiáng)anti-PD-1的治療效果；而該抑制效果在去勢(shì)雄鼠中并不明顯，表明該活性膽汁酸的腫瘤抑制效果依賴(lài)于小鼠體內(nèi)的雄激素受體。

　　在此基礎(chǔ)上，作者對(duì)腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞測(cè)序，發(fā)現(xiàn)膽汁酸3-oxo-Δ4,6-LCA處理組的腫瘤微環(huán)境免疫細(xì)胞中具有干細(xì)胞特性的CD8+ T細(xì)胞比例顯著增加，并且流式分析也顯示分離到的na?ve CD8+ T細(xì)胞以及腫瘤微環(huán)境中的CD8+ T在3-oxo-Δ4,6-LCA的作用下均相比于對(duì)照組表現(xiàn)出更強(qiáng)的干細(xì)胞特性。

　　通過(guò)進(jìn)一步的敲除鼠實(shí)驗(yàn)，作者發(fā)現(xiàn)膽汁酸3-oxo-Δ4,6-LCA對(duì)腫瘤的抑制效果在CD8+ T細(xì)胞的Ar基因敲除的小鼠中并不明顯，證明其抗腫瘤免疫調(diào)控依賴(lài)于小鼠體內(nèi)CD8+ T細(xì)胞的AR信號(hào)通路。

　　綜上所述，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)結(jié)合生物信息學(xué)、代謝組學(xué)以及合成生物學(xué)，挖掘了腸道中廣泛存在的一系列新型膽汁酸，通過(guò)對(duì)這些膽汁酸進(jìn)行活性篩選發(fā)現(xiàn)一類(lèi)具有良好AR拮抗活性的膽汁酸，并證實(shí)該類(lèi)膽汁酸可通過(guò)拮抗CD8+ T細(xì)胞中的AR在宿主體內(nèi)起到抗腫瘤免疫調(diào)節(jié)的作用。

　　該研究由廈門(mén)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授金文兵(共一排名第一，共同通訊作者)和康奈爾大學(xué)博士生肖樂(lè)怡完成，康奈爾大學(xué)Nicholas Collins、David Artis和郭春君教授為共同通訊作者。原文鏈接：https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00256-9