最新研究揭示腸道微生物與結(jié)直腸腺瘤及結(jié)直腸癌的關(guān)聯(lián)特征
2015年3月11日，深圳華大基因研究院、奧地利因斯布魯克醫(yī)科大學(xué)、奧本多夫醫(yī)院、丹麥哥本哈根大學(xué)、華南理工大學(xué)等多家單位在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》(Nature Communications)雜志聯(lián)合發(fā)表最新研究成果。本研究從物種、功能及生態(tài)群落上展示了腸道微生物與結(jié)直腸腺瘤及結(jié)直腸癌的關(guān)聯(lián)特征，對(duì)結(jié)直腸腺瘤、結(jié)直腸癌的早期診斷及治療具有重要意義。
結(jié)直腸癌是常見(jiàn)惡性腫瘤，具有高度破壞性和侵襲性，在中老年中有較高發(fā)病率。發(fā)達(dá)國(guó)家的結(jié)直腸癌發(fā)病率較高，如今東亞、西班牙和東歐等曾經(jīng)低風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)發(fā)病率正在迅速增加。結(jié)直腸癌通常由結(jié)直腸腺瘤緩慢發(fā)展而成。腸道微生物被認(rèn)為與結(jié)腸癌的發(fā)生有關(guān)，然而對(duì)腫瘤相關(guān)的腸道微生物種類與功能至今沒(méi)有一個(gè)全面的研究。 在本研究中，研究人員運(yùn)用宏基因組關(guān)聯(lián)分析技術(shù)(Metagenome-Wide Association Study, MGWAS)對(duì)結(jié)直腸腺瘤和結(jié)直腸癌腸道微生物進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)44位腺瘤病人，46位結(jié)直腸癌病人及57位健康人的糞便樣品進(jìn)行宏基因組測(cè)序與分析，發(fā)現(xiàn)了在各個(gè)分組中顯著富集的130,715個(gè)微生物基因。 從這些微生物基因進(jìn)一步聚簇得到了126個(gè)基因數(shù)大于100的宏基因組連鎖群(metagenomic linkage group，MLG)，相當(dāng)于菌株。
為了研究腸道微生物對(duì)結(jié)直腸癌的診斷價(jià)值，研究人員用隨機(jī)森林的方法進(jìn)行了分類器的構(gòu)建。在126個(gè)MLGs中，他們找到了15個(gè)MLG構(gòu)建健康人與結(jié)直腸癌的分類器，該分類器在訓(xùn)練集和測(cè)試集的樣品都達(dá)到了95%以上的分辨率。而在健康人與腺瘤的分組中，通過(guò)10個(gè)MLGs構(gòu)建的分類器，在訓(xùn)練集中也超過(guò)了85%，且考慮了年齡，BMI因素后，分辨率能達(dá)到89.74%。
通過(guò)對(duì)各種影響因素的潛在影響力分析，研究還發(fā)現(xiàn)紅肉的攝入量與造成腸道環(huán)境的惡化的細(xì)菌(MLG)正相關(guān)，而水果、蔬菜的攝取量與這類細(xì)菌則是負(fù)相關(guān)，這為從腸道微生物的角度解釋紅肉、蔬菜及水果的攝入與結(jié)直腸癌的相關(guān)性提供了可能的解釋。
研究還發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)負(fù)責(zé)儲(chǔ)存鐵的蛋白質(zhì)——血清鐵蛋白，與腫瘤患者富集的MLG負(fù)相關(guān)。鐵是許多致病菌生長(zhǎng)的關(guān)鍵資源，這些病菌可能以來(lái)自宿主或肉類等膳食來(lái)源的鐵為生。
華大基因該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人馮強(qiáng)表示，人體腸道微生物基因組與人類健康有著密切的關(guān)系。基于新一代鳥(niǎo)槍法深度測(cè)序技術(shù)，華大基因于2012年研發(fā)了宏基因組關(guān)聯(lián)分析方法，并完成了腸道微生物與Ⅱ型糖尿病的宏基因組關(guān)聯(lián)分析。此次是首次對(duì)結(jié)直腸腺瘤和結(jié)直腸癌腸道微生物進(jìn)行研究。我們將繼續(xù)探索腸道微生物菌群與更多疾病的作用。 |
