最新研究揭示腸道微生物與結直腸腺瘤及結直腸癌的關聯特征
2015年3月11日，深圳華大基因研究院、奧地利因斯布魯克醫科大學、奧本多夫醫院、丹麥哥本哈根大學、華南理工大學等多家單位在國際學術期刊《自然通訊》(Nature Communications)雜志聯合發表最新研究成果。本研究從物種、功能及生態群落上展示了腸道微生物與結直腸腺瘤及結直腸癌的關聯特征，對結直腸腺瘤、結直腸癌的早期診斷及治療具有重要意義。
結直腸癌是常見惡性腫瘤，具有高度破壞性和侵襲性，在中老年中有較高發病率。發達國家的結直腸癌發病率較高，如今東亞、西班牙和東歐等曾經低風險的地區發病率正在迅速增加。結直腸癌通常由結直腸腺瘤緩慢發展而成。腸道微生物被認為與結腸癌的發生有關，然而對腫瘤相關的腸道微生物種類與功能至今沒有一個全面的研究。 在本研究中，研究人員運用宏基因組關聯分析技術(Metagenome-Wide Association Study, MGWAS)對結直腸腺瘤和結直腸癌腸道微生物進行研究。通過對44位腺瘤病人，46位結直腸癌病人及57位健康人的糞便樣品進行宏基因組測序與分析，發現了在各個分組中顯著富集的130,715個微生物基因。 從這些微生物基因進一步聚簇得到了126個基因數大于100的宏基因組連鎖群(metagenomic linkage group，MLG)，相當于菌株。
為了研究腸道微生物對結直腸癌的診斷價值，研究人員用隨機森林的方法進行了分類器的構建。在126個MLGs中，他們找到了15個MLG構建健康人與結直腸癌的分類器，該分類器在訓練集和測試集的樣品都達到了95%以上的分辨率。而在健康人與腺瘤的分組中，通過10個MLGs構建的分類器，在訓練集中也超過了85%，且考慮了年齡，BMI因素后，分辨率能達到89.74%。
通過對各種影響因素的潛在影響力分析，研究還發現紅肉的攝入量與造成腸道環境的惡化的細菌(MLG)正相關，而水果、蔬菜的攝取量與這類細菌則是負相關，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直腸癌的相關性提供了可能的解釋。
研究還發現，細胞內負責儲存鐵的蛋白質——血清鐵蛋白，與腫瘤患者富集的MLG負相關。鐵是許多致病菌生長的關鍵資源，這些病菌可能以來自宿主或肉類等膳食來源的鐵為生。
華大基因該項目負責人馮強表示，人體腸道微生物基因組與人類健康有著密切的關系。基于新一代鳥槍法深度測序技術，華大基因于2012年研發了宏基因組關聯分析方法，并完成了腸道微生物與Ⅱ型糖尿病的宏基因組關聯分析。此次是首次對結直腸腺瘤和結直腸癌腸道微生物進行研究。我們將繼續探索腸道微生物菌群與更多疾病的作用。 |
