近日，福建醫(yī)科大學(xué)泉州第一醫(yī)院王育斌主任團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Frontiers in Cellular and Infection Microbiology（JCR Q2，IF?4.6）上發(fā)表了題為“Comprehensive Analysis of Transcriptome and Microbiome in Colorectal Cancer with Synchronous Polyp Patients”的研究成果。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)10例結(jié)直腸(CRC)患者和13例健康對(duì)照者的糞便樣本進(jìn)行16S rRNA測(cè)序，同時(shí)對(duì)同一批CRC患者的腫瘤組織、正常黏膜及結(jié)直腸息肉進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。研究揭示了CRC相關(guān)腸道微生物群的顯著改變，首次發(fā)現(xiàn)特定微生物與宿主基因表達(dá)的新型相關(guān)性，為CRC的分子診斷和靶向治療提供了潛在標(biāo)志物。真邁生物SURFSeq 5000平臺(tái)為本研究中的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序提供了高質(zhì)量的測(cè)序數(shù)據(jù)。

結(jié)直腸癌（CRC）是全球第三大常見(jiàn)癌癥，也是癌癥相關(guān)死亡的第二大原因，2024年全球預(yù)計(jì)新增約193萬(wàn)例患者，死亡約94萬(wàn)例。CRC患者中同步息肉的發(fā)病率在14%到48%之間，通常表現(xiàn)為多發(fā)性腺瘤性息肉，部分可能具有高級(jí)別異型增生或惡性潛力。同步息肉的存在會(huì)增加治療復(fù)雜性，可能需要更廣泛的手術(shù)干預(yù)，并提示后續(xù)異時(shí)性病變的高風(fēng)險(xiǎn)。因此，術(shù)前和術(shù)后結(jié)腸鏡檢查對(duì)于同步息肉的檢測(cè)和管理至關(guān)重要，有助于優(yōu)化治療策略和改善患者預(yù)后。此外，腸道微生物群是人體胃腸道的重要組成部分，對(duì)維持宿主免疫、代謝和屏障功能至關(guān)重要。研究表明，腸道微生物群失調(diào)與CRC的發(fā)展和進(jìn)展密切相關(guān)，但目前關(guān)于其與宿主基因表達(dá)相互作用的研究較少。

在結(jié)直腸癌(CRC)患者和健康對(duì)照組中，四種主要細(xì)菌門(mén)——厚壁菌門(mén)(Firmicutes)、擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes)、梭桿菌門(mén)(Fusobacteria)和變形菌門(mén)(Proteobacteria)——占到可操作分類單元(OTUs)的94%至98%（圖1A）。與健康對(duì)照組相比，CRC患者中擬桿菌門(mén)和梭桿菌門(mén)的相對(duì)豐度顯著增加，而厚壁菌門(mén)的相對(duì)豐度顯著降低(P < 0.05)（圖1B）。通過(guò)Shannon多樣性指數(shù)評(píng)估的α多樣性顯示，CRC患者的腸道微生物多樣性呈降低趨勢(shì)，但這一趨勢(shì)未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性（圖1C）。基于非度量多維標(biāo)度(NMDS)分析的β多樣性分析表明，CRC患者與健康對(duì)照組的微生物群落組成存在顯著差異(P < 0.01)（圖1D）。

圖1?結(jié)直腸癌患者和健康人腸道微生物的組成與多樣性

對(duì)10名結(jié)直腸癌患者的癌組織(CC)、正常黏膜(NM)和息肉組織(PP)樣本進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。二維主成分分析(PCA)圖展示了CC、NM和PP組之間的基因表達(dá)差異（圖2A）。值得注意的是，與NM和PP組相比，CC組在主成分空間中的分布明顯不同，表明CC的轉(zhuǎn)錄組譜與NM和PP存在差異。在CC與NM的比較中，共鑒定出3,501個(gè)差異表達(dá)基因(DEGs)，而在CC與PP的比較中，鑒定出1,099個(gè)DEGs（圖2B）。在排除每組比較中特有的基因后，選擇了1,026個(gè)共同的DEGs進(jìn)行進(jìn)一步分析。

圖2?病人不同組織的差異表達(dá)與功能富集分析

研究對(duì)1,026個(gè)DEGs和298個(gè)OTUs進(jìn)行了皮爾遜相關(guān)性分析，保留了調(diào)整后的P值(P-adjust)小于0.05的數(shù)據(jù)用于網(wǎng)絡(luò)可視化（圖3A）。網(wǎng)絡(luò)圖清晰地展示了OTUs和基因之間的相互作用，識(shí)別出64個(gè)顯著的OTU-基因?qū)Γ婕?9個(gè)mRNA和7個(gè)OTUs（圖3B）。在這些對(duì)中，17對(duì)的P-adjust < 0.05，17對(duì)的P-adjust < 0.01，30對(duì)的P-adjust < 0.001，且大多數(shù)相關(guān)性為正相關(guān)。金屬蛋白酶組織抑制劑1(TIMP1)和支鏈氨基轉(zhuǎn)移酶1(BCAT1)與Fusobacterium nucleatum,?Peptostreptococcus stomatis和?Parvimonas micra.等致病菌呈顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r > 0.76，P < 0.01)。此外，瞬時(shí)受體電位陽(yáng)離子通道M亞家族成員4(TRPM4)基因與多種致病菌表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。其他基因，包括MYB原癌基因類似物2(MYBL2)、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2A(CDKN2A)和Stathmin 3(STMN3)在CRC患者的腫瘤組織中顯著上調(diào)，并與特定細(xì)菌屬顯著相關(guān)（圖3B）。

圖3?腸道微生物群與宿主基因表達(dá)的相關(guān)性

最后，基于通過(guò)GEO數(shù)據(jù)庫(kù)，驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)：TIMP1和BCAT1在癌組織中顯著上調(diào)，而TIMP4顯著下調(diào)，MYBL2和CDKN2A的表達(dá)無(wú)顯著差異。TCGA數(shù)據(jù)顯示，CDKN2A和TIMP1的高表達(dá)與較差的生存結(jié)果顯著相關(guān)(P = 0.036和P = 0.0045)。相比之下，TRPM4、BCAT1和MYBL2的表達(dá)與生存結(jié)果無(wú)顯著相關(guān)性（所有P值> 0.05）。