主編推薦語(yǔ)

早發(fā)性結(jié)直腸癌（yCRC，< 50歲）的發(fā)病率正在快速增加，且其侵襲性更強(qiáng)，但目前關(guān)于yCRC的腸道菌群及其診斷價(jià)值尚缺乏深入研究。Nature Communications發(fā)表了復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院馬延磊團(tuán)隊(duì)的研究，重點(diǎn)分析了yCRC的腸道菌群組成和功能改變，揭示了其與晚發(fā)性CRC（oCRC，≥ 50歲）的差異，并基于糞便菌群標(biāo)志物開(kāi)發(fā)了診斷模型，或能用于yCRC的檢測(cè)。

中文標(biāo)題：早發(fā)性結(jié)直腸癌患者腸道微生物組失調(diào)

發(fā)表期刊：Nature Communications ???

IF：14.919

?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)?

納入復(fù)旦（n=728）和華東（n=310）兩個(gè)隊(duì)列共1038人，包含yCRC、oCRC患者及與其年齡匹配的健康對(duì)照人群，采用16S多樣性測(cè)序分析糞便樣本，并隨機(jī)挑選200個(gè)樣本進(jìn)行了宏基因組測(cè)序做進(jìn)一步研究。

圖1 ?研究設(shè)計(jì)和流程圖

?主要研究結(jié)果?

1.?yCRC患者腸道菌群失調(diào)

使用α多樣性分析評(píng)估四組樣本菌群多樣性的差異，結(jié)果顯示CRC患者菌群多樣性顯著降低，但yCRC組顯著高于oCRC組。Venn圖分析顯示yCRC與oCRC組共享361個(gè)屬，而yCRC獨(dú)有12個(gè)ASVs。PCoA結(jié)合Adonis分析顯示四組樣本間存在顯著差異。這些結(jié)果揭示yCRC組相較于oCRC組，具有獨(dú)特的多樣性和微生物距離度量。

圖2 ?與yCRC和oCRC相關(guān)的糞便微生物群的細(xì)菌多樣性

2.?yCRC患者糞便微生物群落的系統(tǒng)發(fā)育特征

使用LEfSe分析yCRC和oCRC組與年齡匹配對(duì)照組中差異的分類(lèi)群，分別鑒定出yCRC vs yContral、oCRC vs oContral間24、38個(gè)差異分類(lèi)群，使用MaAsLin2分析校正年齡和性別后（# 標(biāo)記），仍有8、22個(gè)分類(lèi)群在不同年齡組間存在顯著差異。在yCRC組中?Fusobacterium、Flavonifractor和Odoribacter顯著增加，oCRC組Streptococcus、Fusobacterium和Gemella顯著增加，作者進(jìn)一步確定了Blautia、Faecalibacterium分別作為yContral、oContral中關(guān)鍵微生物類(lèi)群。

為了進(jìn)一步探究物種分類(lèi)和代謝功能，作者對(duì)復(fù)旦隊(duì)列隨機(jī)抽樣（每組50個(gè)樣本）進(jìn)行宏基因組測(cè)序，Procrustes分析顯示宏基因組和16S菌群組成具有強(qiáng)相關(guān)性。LEfSe分析分別鑒定出yCRC vs yContral，oCRC vs oContral間的關(guān)鍵類(lèi)群（+ 標(biāo)記）為Flavonifractor plautii，Enterocloster bolteae、Lachnospire eligens和Eggerthella lenta。這些生物標(biāo)志物的統(tǒng)計(jì)分布和相對(duì)豐度表明它們?cè)诖蠖鄶?shù)樣本中普遍存在，宏基因組學(xué)和16S rRNA基因測(cè)序數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性突出了研究結(jié)果的穩(wěn)健性。

圖3 ?yCRC和oCRC中糞便微生物群落的系統(tǒng)發(fā)育特征

3.?yCRC和oCRC患者糞便微生物ASVs標(biāo)志物的鑒定和驗(yàn)證

為了評(píng)價(jià)糞便細(xì)菌標(biāo)志物對(duì)oCRC和yCRC的分類(lèi)能力，作者構(gòu)建了隨機(jī)森林分類(lèi)器（RFC）模型，隨機(jī)選取70%的復(fù)旦隊(duì)列樣本（n=728）構(gòu)建訓(xùn)練集用于檢測(cè)獨(dú)特的基于ASVs的yCRC、oCRC標(biāo)記。結(jié)果顯示yCRC、oCRC分別鑒定出60、40個(gè)ASVs標(biāo)記，在訓(xùn)練集（復(fù)旦隊(duì)列中剩余的30%樣本）中對(duì)應(yīng)的AUC值為86.57%、89.28%，在測(cè)試集中對(duì)應(yīng)的AUC值為79.52%、86.67%。此外，作者還選取華東隊(duì)列（n=310）作為獨(dú)立的外部驗(yàn)證集，AUC值分別為87.8%、86.67%。這些結(jié)果表明，基于糞便微生物標(biāo)志物具有較強(qiáng)的區(qū)分yCRC或oCRC患者與健康人群的能力。

圖4 ?利用隨機(jī)森林模型鑒定yCRC的微生物標(biāo)志物

圖5 ?利用隨機(jī)森林模型鑒定oCRC的微生物標(biāo)志物

4.?糞便微生物標(biāo)志物用于yCRC和oCRC的預(yù)測(cè)性能

作者使用復(fù)旦（n=728）和華東（n=310）兩個(gè)獨(dú)立隊(duì)列來(lái)比較RFC微生物標(biāo)志物與傳統(tǒng)篩查方法（在臨床上，非定量FOBT是CRC篩查的無(wú)創(chuàng)方法，CEA和CA19-9是應(yīng)用最廣泛的兩種血清腫瘤標(biāo)志物）在CRC檢測(cè)中的效果差異。結(jié)果顯示在兩個(gè)隊(duì)列中，RFC微生物標(biāo)志物的AUC值均高于非定量FOBT、CEA、CA19-9和CEA+CA19-9的AUC值，顯著提高了預(yù)測(cè)性能。總體來(lái)說(shuō)，利用腸道微生物標(biāo)志物作為檢測(cè)和區(qū)分yCRC和oCRC是一種具有潛力的無(wú)創(chuàng)工具。yCRC和oCRC患者具有其獨(dú)特的糞便微生物標(biāo)志物，以更好地區(qū)分CRC患者與健康人群。

圖6 ?糞便微生物標(biāo)志物對(duì)yCRC和oCRC的獨(dú)立驗(yàn)證和診斷效果

?研究結(jié)論?

總之，本研究揭示了yCRC和oCRC人群中糞便微生物失調(diào)的常見(jiàn)狀態(tài)?；诩S便微生物群的生物標(biāo)志物在區(qū)分yCRC與年齡匹配的健康人群方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。盡管需要更多的臨床驗(yàn)證和機(jī)制研究，但本研究強(qiáng)調(diào)需要進(jìn)一步研究腸道微生物群與年輕人患CRC風(fēng)險(xiǎn)之間的潛在關(guān)聯(lián)，這可能會(huì)推動(dòng)基于微生物群的策略在臨床上轉(zhuǎn)化為精準(zhǔn)篩查和診斷。

?參考文獻(xiàn)?

Yang, Y., Du, L., Shi, D. et al. Dysbiosis of human gut microbiome in young-onset colorectal cancer. Nat Commun 12, 6757 (2021).

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27112-y

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