12+:在大腸癌的早期檢測(cè)中鑒定跨人群的微生物標(biāo)志物

欄目:最新研究動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2021-06-15
腸道菌群與結(jié)直腸癌 (CRC) 之間的關(guān)聯(lián)已被廣泛研究。然而,用于多個(gè)人群的早期診斷標(biāo)記仍然難以捉摸。本研究對(duì)1056例糞便樣本進(jìn)行了......

                                               

腸道菌群與結(jié)直腸癌 (CRC) 之間的關(guān)聯(lián)已被廣泛研究。然而,用于多個(gè)人群的早期診斷標(biāo)記仍然難以捉摸。本研究對(duì)1056例糞便樣本進(jìn)行了綜合分析,以確定與CRC相關(guān)的微生物作為早期檢測(cè)CRC的標(biāo)志物。

 

1.  meta-analysis

對(duì)來自4項(xiàng)研究的16s rRNA測(cè)序進(jìn)行分析,評(píng)估隨著CRC進(jìn)展(無疾病-腺瘤-結(jié)直腸癌)腸道微生物的變化,并鑒定出針對(duì)腺瘤的為微生物標(biāo)志物。

2.  構(gòu)建腺瘤微生物模型

除了使用差異ASV作為關(guān)鍵指標(biāo),模型構(gòu)建中還包括α多樣性指數(shù)(Shannon指數(shù),Simpson指數(shù)和Observed ASV)以及三個(gè)患者臨床指標(biāo)(年齡,性別和體重指數(shù)(BMI))。最終構(gòu)建了包括八個(gè)差異性ASV(作為生物標(biāo)記物)以及年齡,性別和BMI為核心的模型,可區(qū)分對(duì)照對(duì)象與腺瘤患者(準(zhǔn)確度:0.73,敏感性:0.82,特異性:0.62,精度:0.73,F(xiàn)1得分:0.77)。其中,用ASV區(qū)分腺瘤和癌癥的RF模型達(dá)到了0.89的AUC(精度:0.80,靈敏度:0.66,特異性:0.90,精度:0.83和F1得分:0.72)。

 

3.  構(gòu)建微生物群共發(fā)生網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行聚類分析

使用SparCC算法構(gòu)建差異ASV共發(fā)生網(wǎng)絡(luò)。

分析并比較了腺瘤和對(duì)照組中生物標(biāo)志物的模式,將它們進(jìn)一步組裝成具有不同分類學(xué)組成的四個(gè)簇。這些簇與患者的年齡,性別和BMI等特征沒有緊密聯(lián)系。此外,還探討了CRC患者腸道菌群在24種生物標(biāo)記物組中的共發(fā)生網(wǎng)絡(luò),并產(chǎn)生了三個(gè)簇。聚類1的細(xì)小螺旋藻科物種被分配的ASV最少,而聚類2在分類學(xué)上是異質(zhì)的,在CRC個(gè)體中患病率較高。

 

4.  結(jié)腸癌、腺瘤分類模型的驗(yàn)證

結(jié)果表明,微生物來源的生物標(biāo)志物組在檢測(cè)大腸腺瘤方面優(yōu)于FIT,并且它們的組合可以提高非侵入性腺瘤診斷的準(zhǔn)確性。

                  

5.  在獨(dú)立隊(duì)列中驗(yàn)證結(jié)直腸腺瘤標(biāo)志物

本研究納入了另外兩個(gè)來自美國(guó)(驗(yàn)證組1)和中國(guó)(驗(yàn)證組2)的獨(dú)立隊(duì)列。驗(yàn)證隊(duì)列1由70名對(duì)照和102例腺瘤患者組成,而驗(yàn)證隊(duì)列2中有57例腺瘤患者和52例CRC患者。

6.  大腸腺瘤預(yù)測(cè)模型的特異性驗(yàn)證

提高標(biāo)志物的特異性可以減少臨床診斷中的假陽(yáng)性,因此有必要進(jìn)一步評(píng)估腺瘤標(biāo)志物的特異性,在此分析中,考慮了5種非CRC疾病,包括克羅恩?。–D),潰瘍性結(jié)腸炎(UC),腸易激綜合征(IBS),非酒精性脂肪肝疾?。∟AFLD)和2型糖尿病(T2D)。 非CRC疾病模型的AUC值明顯低于獨(dú)立腺瘤模型的AUC值。

7.  大腸腺瘤的微生物功能改變分析

在腺瘤和對(duì)照之間的比較中,腺瘤中富含碳水化合物的生物合成途徑(例如,ADP-庚糖生物合成),無機(jī)營(yíng)養(yǎng)代謝以及核苷和核苷酸的生物合成,而芳香化合物降解的途徑和次級(jí)代謝產(chǎn)物的生物合成則更為豐富。腺瘤樣本減少。比較腺瘤和CRC,輔助因子,輔基,電子載體,維生素生物合成(例如MK-10生物合成)以及氨基酸降解和發(fā)酵的途徑富含癌癥。另一方面,腺瘤的細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物合成以及脂肪酸和脂質(zhì)的生物合成/降解途徑減少。