【Nature子刊】哈佛大学确定了肠道微生物组与特定疾病之间的关系，未来单个粪便样本即可检测出患病风险！

人体中数万亿种细菌、真菌、病毒和其他微生构成了人类微生物组。哈佛医学院和乔斯林糖尿病中心的研究人员已经分析了人类肠道中细菌的遗传组成，并研究了细菌基因组（遗传特征）与动脉粥样硬化性心血管疾病、肝硬化、炎性肠病、大肠癌和2型糖尿病的关联。

来自基因水平的微生物组-疾病关联研究的数据表明，冠状动脉疾病、炎性肠病和肝硬化具有许多相同的细菌基因。换句话说，肠道菌群包含相同细菌集合的人似乎更可能患有这三种情况中的一种或多种。

最近的研究表明，人类肠道中存在的微生物可能在从肥胖到癌症的各种疾病中发挥作用。哈佛医学院的一个团队将微生物组的遗传特征与多种疾病联系在一起。该研究发表在《Nature Communications》，题为“Gene-level metagenomic architectures across diseases yield high-resolution microbiome diagnostic indicators”。这项工作使人们对肠道微生物组与特定疾病之间的关系有了新的了解。如果通过进一步的研究得到证实，那么将为基于单个粪便样本分析一个人的患病风险提供了新思路。

通过使用各种统计模型和机器学习，哈佛大学的科学家们确定了人类疾病背后的“微生物组结构”。他们将微生物组的几组遗传学特征与许多疾病联系在一起，包括冠状动脉疾病、炎性肠病、肝硬化、2型糖尿病等。

这个研究发现可以根据细菌遗传标记而不仅仅是某些细菌种类来更准确地预测疾病风险。

在这项研究中，研究人员从13组患者中收集了微生物组数据，共提供了2573个样本。他们分析了数据以查明七种疾病与数百万种微生物物种，微生物代谢途径和微生物基因之间的联系。通过尝试各种建模方法（总共计算了6700万种不同的统计模型），他们能够观察到那些始终是最强的疾病相关候选者出现的微生物组特征。

在针对多个模型运行数据后，他们发现遗传特征与疾病之间的关联最强。微生物的代谢途径和微生物的种类也有一定作用，但这种联系并不牢固。研究人员说，这意味着与仅存在某些细菌相比，遗传结构可以更好地预测疾病。

研究小组在不同的人类疾病中发现了基因簇。研究小组发现冠状动脉疾病、炎性肠病和肝硬化具有相似的遗传特征，这表明肠道中带有这些细菌基因的人可能容易出现这三种情况。

有趣的是，该分析未发现存在细菌和结肠癌之间存在一致的联系，而先前在许多研究中均已报道这种联系。然而，研究人员确实从与结肠直肠癌有关的穆氏链球菌亚种中鉴定了特定基因。这一发现表明，与当前方法相比，基因水平分析可以更精确，更特异性地产生疾病的生物标志物。

其他研究小组已经证明了肠道微生物成分对胃肠道以外疾病的影响。由德国约翰内斯·古腾堡大学领导的研究小组最近发现，白介素-17调节肠道微生物组的能力可能是多发性硬化症的关键驱动因素。

贝勒医学院的研究人员表明，以微生物为基础的益生菌路透菌或其代谢产物可使患有类似于自闭症的小鼠恢复正常的社交行为。

与强调肠道微生物组基因特征与某些疾病之间存在正相关关系相反，研究数据还表明，耳部炎症（中耳炎）和腺瘤（良性软组织肿瘤）这两种疾病显示与肠道微生物组之间的关联较弱，这表明居住在人类肠道中的微生物不太可能在这些疾病的发展中发挥作用，它们也不可能是这些疾病的可靠指标。研究人员指出：“据我们所知，我们特别选择将中耳炎作为阴性生物控制的一种形式，因为据报道，它与肠道微生物组的关联性有限，我们希望它具有可忽略不计的宏基因组学架构。”

在先前的研究中，研究团队使用了来自人类口腔和肠道微生物群落的大量公开可用的DNA测序数据来估计人体中微生物基因范围的大小。分析表明，人类可观察的集体中的基因组可能比可观察到的宇宙中的恒星更多。研究人员说，鉴于存在于人体中的微生物基因数量之多，新发现代表了人类在疾病与微生物组相互作用的复杂性方面迈出了重要的一步。

哈佛团队建议，鉴定微生物组中的遗传结构可以帮助指导针对特定疾病的高通量诊断工具的开发。 

该研究的第一作者Branden Tierney在一份声明中说： “这为开发使用跨疾病，基于基因的测试开创了新世纪。我们已经鉴定的遗传标记在未来或许能识别与多种疾病的关联。”（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

【1】https://www.genengnews.com/news/signatures-comprising-groups-of-gut-microbiome-genes-linked-with-multiple-diseases/

【2】https://www.fiercebiotech.com/research/gauging-risk-diseases-by-studying-gut-microbiome-s-genetic-features

【3】https://www.nature.com/articles/s41467-021-23029-8

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

版权说明：本文为转化医学网团队创作，如需转载，可直接在文章底部留言并备注公众号名称。