便检肠道微生物预测结直肠癌

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便检肠道微生物预测结直肠癌

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《自然·医学》杂志上在线发表两篇研究报告,研究者从近千份人类粪便样品中找出可用于预测直肠癌肠道菌群特征,尽管两项研究选取的样本来自欧洲、亚洲和美洲多个国家,粪便样本来自生活在不同环境有不同饮食习惯的人群,但肠道菌群微生物组在结直肠癌发生时有一致的特异性改变。(Nat Med. 2019; 25: 667-678. doi: 10.1038/s41591-019-0405-7; Nat Med. 2019; 25:679-689. doi: 10.1038/s41591-019-0406-6) [转载出处:www.777y.com]

近年来,越来越多的研究证据显示肠道微生物对人类健康有重要影响,包括肿瘤发生和对治疗的反应等。两项研究中一项由欧洲分子生物学实验室研究者开展,研究基于5项研究386例结直肠癌患者和392名健康对照者粪便样本进行了宏基因组分析,对粪便样本中整个微生物群体的遗传物质进行分析,找出结直肠癌患者肠道菌群有哪些与健康人群有显著差异。

便检肠道微生物预测结直肠癌

另一项由意大利Trento大学研究者开展,研究者从5个公开数据库和2个新增队列结直肠癌患者和健康对照者中获取了969份粪便样品,采用鸟枪法宏基因组测序分析,寻找肠道微生物组与结直肠癌之间的关系。

以粪便样本的数量和人群的多样化来看,评论者认为,这两项研究或许称得上迄今规模最大的结直肠癌研究。

由于数据来自以往多项不同的研究,样本的获取方法、储存条件、DNA抽提方法等都有所不同,两组科学家分别设计了优化的统计方法来排除干扰因素。此外,生物信息学家借助宏基因组操作分类单元(mOTUs),对基因片段与它们所属的微生物进行关联,不需要分离和培养粪便样品中的细菌,就可以鉴别和量化样品中的细菌种类,获得对肠道微生物群的全面认识。

尽管具体采用的研究方法不同,但两个研究团队殊途同归,分别鉴定出了在结直肠癌患者的肠道菌群中丰度明显高于健康肠道的细菌物种和菌株,这些肠道微生物特征或可作为与结直肠癌相关的生物标志物。Trento大学的研究团队从中选出了16种差异最为显著的细菌,研究者希望以此为基础开发一种简单的诊断工具,可以不必对整个微生物群测序,同时又具有必要的精确度。

两项研究结果为结直肠癌的发生提供了新的视角。研究者发现,在结直肠癌患者的肠道内,除了过去已知与肠道疾病有关联的几种细菌外,还有一种名为具核梭杆菌(Fusobacteriumnucleatum)的细菌非常丰富,这种细菌通常生活在口腔的某些区域。

过去人们曾认为胃液的强酸性会阻止口腔中的这些细菌迁移到肠道,,现在看来可能并非如此,提示控制口腔细菌的传播,或许也是调节肠道菌群的一个重要途径。

除了找出定植在结直肠癌患者肠道内的细菌种类与健康肠道有哪些显著差异外,研究团队通过多个数据库的训练,采用机器学习建立了预测模型,可以用于预测结直肠癌发生的微生物代谢特征。

研究者对原始宏基因组的汇总分析显示,结直肠癌的发生与微生物一种降解胆碱相关的基因有关。在结直肠癌患者的粪便样品中,研究人员发现微生物的胆碱三甲酰胺酶(cutC-lyase)基因大量存在,这种基因表达的酶与胆碱的代谢有关。胆碱是肉类等食物中含有的一种营养物质,肠道内某些细菌种类会将胆碱转变为可能对人体不利的代谢产物。这一发现进一步说明,肠道微生物群与高脂饮食之间可能存在致癌联系。

便检肠道微生物预测结直肠癌

未来若可通过粪便样本检查肠道微生物特征预测结直肠癌发生,或可对结直肠癌预防和筛查乃至治疗等带来积极影响。

(编译 孙玉英)


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