晚期胃癌的新视角：扬州大学利用代谢组学和16S rDNA测序揭示关键变化

2025年1月6日，扬州大学医学院转化医学研究所Liu Yanqing教授团队在期刊《Heliyon》上发表了题为“Exploring changes in metabolites and fecal microbiota of advanced gastric cancer based on plasma metabolomics and 16S rDNA sequencing”的研究论文。团队首次综合利用血浆代谢组学和16S rDNA测序技术，揭示了晚期胃癌患者代谢物与肠道微生物群之间的变化和相关性。团队发现了胃癌新的潜在生物标志物，这加深了科学界对晚期胃癌生理和病理机制的理解，有助于提高晚期胃癌的诊断和治疗水平。

https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(24)00183-8

16S rDNA测序与胃癌

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16S rDNA测序可检测特定环境中的微生物，提供样本物种分类、物种丰度和种群结构等多种信息。它是最常用的细菌分类标准之一。近年来，随着高通量测序技术的快速发展，肠道微生物群逐渐引起人们的关注。越来越多的证据表明，肠道微生物群对靶器官具有局部或远端调控功能。研究胃癌患者肠道微生物群的多样性和组成，为疾病的研究和治疗提供了理论依据。

这项研究旨在分析胃癌患者与正常人群血浆代谢物和肠道微生物群的差异，从而发现新的胃癌靶向生物标志物。

与胃癌相关的肠道微生物

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与健康组相比，73个微生物属在胃癌组和健康组之间存在显著差异。其中，36个属在健康组样本中富集，而37个属在胃癌组样本中富集。在胃癌样本中，乳酸杆菌、乳球菌、芽孢杆菌、链球菌、Veillonella和Megasphaera是富集最多的菌属。而在健康组样本中，梭状芽孢杆菌、粪杆菌和瘤胃杆菌的富集程度更高。胃癌微生物群落结构的这些重大变化与胃癌风险的增加有关，可作为胃癌的潜在诊断生物标志物。

 (A) 门级微生物群落结构组成；(B) 属级微生物群落结构组成；(C) 每个样本的微生物群落结构组成；(D) LEfSe分析条形图。

总结

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1. 血浆代谢物发现：通过代谢组学分析，发现152种相关血浆差异代谢物，其中8种显著差异，涉及蛋白质合成、能量代谢和信号转导等关键生物过程，与胃癌增殖、迁移等活动相关。

2. 特定代谢物的作用：脂肪酸代谢改变与胃癌免疫微环境变化相关，是癌症转移的重要标志之一，如二十二碳六烯酸可诱导胃癌细胞凋亡、抑制细胞侵袭和生长；甲基丙二酸（MMA）升高与维生素B12缺乏相关，胃切除术后患者体内MMA水平明显升高，可作为胃癌诊断标志物；氨基酸如L-精氨酸可促进细胞凋亡，改善免疫功能和肠粘膜保护，胆汁酸影响胃癌发生过程；乙醇酸、肌酸和肌氨酸与胃癌病情密切相关，但其作用机制尚需进一步研究。

3. 代谢通路和细胞差异：在KEGG数据库中发现42条差异代谢通路，其中13条通路P值小于0.05，胃癌细胞与正常细胞在代谢活性和特定代谢途径表达上存在差异。

4. 肠道微生物群变化：与健康组相比，胃癌组固缩菌和放线菌表达减少，拟杆菌和变形菌表达增加，乳酸杆菌、链球菌和大肠杆菌表达量明显高于健康组，而粪杆菌、法氏囊杆菌和双歧杆菌表达减少；乳酸杆菌与胃癌关系密切，其数量增加与疾病严重程度呈正相关，链球菌数量增加，可作为诊断标志物；肠道微生物群与代谢物相互作用，共同影响胃癌的发生和发展。

参考资料：

1.Smyth, E.C. ∙ Nilsson, M. ∙ Grabsch, H.I. ...Gastric cancerLancet. 2020; 396:635-648

2.Sung, H. ∙ Ferlay, J. ∙ Siegel, R.L. ...Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countriesCA Cancer J Clin. 2021; 71:209-249