最新研究揭示肠道微生物与结直肠腺瘤及结直肠癌的关联特征
2015年3月11日，深圳华大基因研究院、奥地利因斯布鲁克医科大学、奥本多夫医院、丹麦哥本哈根大学、华南理工大学等多家单位在国际学术期刊《自然通讯》(Nature Communications)杂志联合发表最新研究成果。本研究从物种、功能及生态群落上展示了肠道微生物与结直肠腺瘤及结直肠癌的关联特征，对结直肠腺瘤、结直肠癌的早期诊断及治疗具有重要意义。
结直肠癌是常见恶性肿瘤，具有高度破坏性和侵袭性，在中老年中有较高发病率。发达国家的结直肠癌发病率较高，如今东亚、西班牙和东欧等曾经低风险的地区发病率正在迅速增加。结直肠癌通常由结直肠腺瘤缓慢发展而成。肠道微生物被认为与结肠癌的发生有关，然而对肿瘤相关的肠道微生物种类与功能至今没有一个全面的研究。 在本研究中，研究人员运用宏基因组关联分析技术(Metagenome-Wide Association Study, MGWAS)对结直肠腺瘤和结直肠癌肠道微生物进行研究。通过对44位腺瘤病人，46位结直肠癌病人及57位健康人的粪便样品进行宏基因组测序与分析，发现了在各个分组中显著富集的130,715个微生物基因。 从这些微生物基因进一步聚簇得到了126个基因数大于100的宏基因组连锁群(metagenomic linkage group，MLG)，相当于菌株。
为了研究肠道微生物对结直肠癌的诊断价值，研究人员用随机森林的方法进行了分类器的构建。在126个MLGs中，他们找到了15个MLG构建健康人与结直肠癌的分类器，该分类器在训练集和测试集的样品都达到了95%以上的分辨率。而在健康人与腺瘤的分组中，通过10个MLGs构建的分类器，在训练集中也超过了85%，且考虑了年龄，BMI因素后，分辨率能达到89.74%。
通过对各种影响因素的潜在影响力分析，研究还发现红肉的摄入量与造成肠道环境的恶化的细菌(MLG)正相关，而水果、蔬菜的摄取量与这类细菌则是负相关，这为从肠道微生物的角度解释红肉、蔬菜及水果的摄入与结直肠癌的相关性提供了可能的解释。
研究还发现，细胞内负责储存铁的蛋白质——血清铁蛋白，与肿瘤患者富集的MLG负相关。铁是许多致病菌生长的关键资源，这些病菌可能以来自宿主或肉类等膳食来源的铁为生。
华大基因该项目负责人冯强表示，人体肠道微生物基因组与人类健康有着密切的关系。基于新一代鸟枪法深度测序技术，华大基因于2012年研发了宏基因组关联分析方法，并完成了肠道微生物与Ⅱ型糖尿病的宏基因组关联分析。此次是首次对结直肠腺瘤和结直肠癌肠道微生物进行研究。我们将继续探索肠道微生物菌群与更多疾病的作用。 |
