近日，福建醫(yī)科大學泉州第一醫(yī)院王育斌主任團隊在國際學術(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。研究團隊對10例結(jié)直腸(CRC)患者和13例健康對照者的糞便樣本進行16S rRNA測序，同時對同一批CRC患者的腫瘤組織、正常黏膜及結(jié)直腸息肉進行轉(zhuǎn)錄組測序。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志物。真邁生物SURFSeq 5000平臺為本研究中的轉(zhuǎn)錄組測序提供了高質(zhì)量的測序數(shù)據(jù)。

結(jié)直腸癌（CRC）是全球第三大常見癌癥，也是癌癥相關(guān)死亡的第二大原因，2024年全球預計新增約193萬例患者，死亡約94萬例。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，部分可能具有高級別異型增生或惡性潛力。同步息肉的存在會增加治療復雜性，可能需要更廣泛的手術(shù)干預，并提示后續(xù)異時性病變的高風險。因此，術(shù)前和術(shù)后結(jié)腸鏡檢查對于同步息肉的檢測和管理至關(guān)重要，有助于優(yōu)化治療策略和改善患者預后。此外，腸道微生物群是人體胃腸道的重要組成部分，對維持宿主免疫、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)展和進展密切相關(guān)，但目前關(guān)于其與宿主基因表達相互作用的研究較少。

在結(jié)直腸癌(CRC)患者和健康對照組中，四種主要細菌門——厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、梭桿菌門(Fusobacteria)和變形菌門(Proteobacteria)——占到可操作分類單元(OTUs)的94%至98%（圖1A）。與健康對照組相比，CRC患者中擬桿菌門和梭桿菌門的相對豐度顯著增加，而厚壁菌門的相對豐度顯著降低(P < 0.05)（圖1B）。通過Shannon多樣性指數(shù)評估的α多樣性顯示，CRC患者的腸道微生物多樣性呈降低趨勢，但這一趨勢未達到統(tǒng)計學顯著性（圖1C）。基于非度量多維標度(NMDS)分析的β多樣性分析表明，CRC患者與健康對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)樣本進行了轉(zhuǎn)錄組測序。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個差異表達基因(DEGs)，而在CC與PP的比較中，鑒定出1,099個DEGs（圖2B）。在排除每組比較中特有的基因后，選擇了1,026個共同的DEGs進行進一步分析。

圖2?病人不同組織的差異表達與功能富集分析

研究對1,026個DEGs和298個OTUs進行了皮爾遜相關(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)絡可視化（圖3A）。網(wǎng)絡圖清晰地展示了OTUs和基因之間的相互作用，識別出64個顯著的OTU-基因?qū)?，涉?9個mRNA和7個OTUs（圖3B）。在這些對中，17對的P-adjust < 0.05，17對的P-adjust < 0.01，30對的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，瞬時受體電位陽離子通道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)，并與特定細菌屬顯著相關(guān)（圖3B）。

圖3?腸道微生物群與宿主基因表達的相關(guān)性

最后，基于通過GEO數(shù)據(jù)庫，驗證發(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的表達無顯著差異。TCGA數(shù)據(jù)顯示，CDKN2A和TIMP1的高表達與較差的生存結(jié)果顯著相關(guān)(P = 0.036和P = 0.0045)。相比之下，TRPM4、BCAT1和MYBL2的表達與生存結(jié)果無顯著相關(guān)性（所有P值> 0.05）。