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肠道隐窝微生物通过吲哚乙酸调控肠道干细胞更新与肿瘤发生
作者与机构
本研究由shuning zhang、lihua peng（共同第一作者）、parag kundu（通讯作者）等来自中国科学院上海免疫与感染研究所、法国巴斯德研究所、新加坡国立大学等11家机构的团队合作完成，发表于*Nature Microbiology*期刊（2025年1月在线发表，DOI: 10.1038/s41564-025-01937-5）。

学术背景

研究领域：肠道微生物组与宿主互作、肿瘤微环境调控。
科学问题：肠道隐窝（intestinal crypt）作为肠道干细胞（intestinal stem cells, ISCs）的栖息地，其特异性定植的微生物（如需氧的*Acinetobacter*和*Delftia*属）是否通过代谢产物调控ISCs稳态及结直肠癌（CRC）发展尚不明确。
研究目标：揭示隐窝微生物*Acinetobacter radioresistens*（耐辐射不动杆菌）通过分泌吲哚乙酸（indole acetic acid, IAA）抑制Wnt-β-catenin信号通路，从而抑制ISCs增殖和肿瘤发生的机制。

研究流程与方法

1. 隐窝微生物筛选与功能验证

• 研究对象：从小鼠、人类CRC患者癌旁组织及野生蝙蝠结肠隐窝中分离微生物，重点研究*A. radioresistens*。
  
• 实验方法：
  
  • 外膜囊泡（OMVs）分离：通过超速离心法从*A. radioresistens*、*A. modestus*和*Delftia tsuruhatensis*中提取OMVs，验证其对肠道类器官增殖的影响（图1a-c）。
    
  • IAA检测：采用Salkowski试剂测定OMVs中IAA含量，发现A. radioresistens OMVs的IAA水平显著高于其他菌株（图1d）。
    
  • 突变体构建：通过基因敲除构建*Δtrpc A. radioresistens*（IAA合成缺陷株），其OMVs丧失抑制类器官增殖的能力（图1g-h）。
    

2. 体内外肿瘤模型验证

• 类器官实验：
  
  • 使用*Lgr5-2A-CreERT2-R26-tdTomato*和*Axin2-2A-EGFP*报告基因小鼠类器官，证明IAA通过下调Wnt靶基因（*c-Myc*、*Cyclin D1*、*Axin2*）抑制ISCs增殖（图2）。
    
• 人类肿瘤切片：来自5例CRC患者的肿瘤切片经A. radioresistens OMVs或IAA处理后，增殖标记物EdU阳性细胞减少（图3e-f）。
  
• 小鼠模型：
  
  • *Apc^min/+*小鼠灌胃*A. radioresistens*或IAA后，小肠微腺瘤（<100 μm）数量减少50%（图3h）。
    
  • 炎症诱导CRC模型（AOM/DSS）中，噬菌体清除*A. radioresistens*导致肿瘤负荷增加（图5c-e）。
    

3. 机制解析

• 信号通路：
  
  • Ahr依赖性：肠道上皮特异性敲除*Ahr*（*Villin-Cre-Ahr^fl/fl*）或ISCs特异性敲除（*Lgr5-EGFP-ires-CreERT2-Ahr^fl/fl*）均阻断IAA的抑癌效应（图6）。
    
  • 下游效应：IAA-Ahr轴通过上调E3泛素连接酶（RNF43/ZNRF3）抑制Wnt-β-catenin信号，降低EphB2表达（图4k-p）。
    

4. 技术创新

• 噬菌体靶向清除：分离*A. radioresistens*特异性噬菌体（AR-φ），实现隐窝微生物的精准清除（图4a-c）。
  
• 多组学分析：结合荧光原位杂交（FISH）、多光谱成像和机器学习，定量分析肿瘤微环境中β-catenin与Ki-67共定位（图5h-j）。
  

主要结果与逻辑链条

1. IAA的抑癌作用：A. radioresistens OMVs或外源IAA均抑制类器官和肿瘤切片的增殖（图1-3），且该效应依赖*trpc*基因（IAA合成关键酶）。
   
2. 生态位特异性：野生蝙蝠隐窝中*A. radioresistens*丰度显著高于人类CRC患者（图1i-j），提示其与宿主寿命和抗癌能力的潜在关联。
   
3. 信号轴验证：清除*A. radioresistens*导致Ahr靶基因（*Cyp1a1*、*Rnf43*）下调，激活Wnt-EphB2通路并促进肿瘤发生（图4-6）。
   

结论与价值

科学意义：首次揭示隐窝微生物通过IAA-Ahr-Wnt-β-catenin-EphB2轴维持ISCs稳态，并抑制CRC发生。
应用价值：
- 诊断标志物：*A. radioresistens*在CRC患者中丰度降低（图3o-p），可作为潜在生物标记物。
- 治疗策略：补充IAA或工程化益生菌或成为CRC预防新手段。

研究亮点

1. 创新性发现：阐明微生物代谢产物IAA直接调控ISCs的新机制。
   
2. 技术突破：噬菌体靶向清除隐窝微生物的方法为微生物组研究提供新工具。
   
3. 跨物种验证：从蝙蝠到人类的多物种数据增强了结论的普适性。
   

其他价值

• 老龄化关联：*A. radioresistens*在老年小鼠隐窝中丰度下降（扩展数据图4v-x），提示微生物组失衡可能是年龄相关CRC的风险因素。
  
• 临床转化潜力：人类类器官和肿瘤切片实验为转化研究奠定基础（图1k-l, 3e-f）。
  

（全文约2000字）