● 代謝組學(xué)是基于LC-MS/MS液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)生物樣本中的小分子代謝物進(jìn)行定性和相對(duì)定量分析；

● 宏基因組-代謝組的聯(lián)合分析可以用來(lái)解釋差異菌群與差異代謝物的關(guān)聯(lián)性；

● 從而幫助建立微生物-代謝物-表型之間的邏輯關(guān)系。

凌恩生物的宏基因組學(xué)引入了宏觀生態(tài)的研究理念，對(duì)環(huán)境中微生物菌群的多樣性、功能活性等宏觀特征進(jìn)行研究，可以更準(zhǔn)確地反應(yīng)出微生物生存的真實(shí)狀態(tài)；生信團(tuán)隊(duì)擁有10余年經(jīng)驗(yàn)，1對(duì)1項(xiàng)目服務(wù)，直接對(duì)接生信分析師，溝通更高效；多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析，可關(guān)聯(lián)代謝組等研究結(jié)果，全方面深化研究。

發(fā)表期刊：Gut??????????????????????????

影響因子：31.793

研究對(duì)象：人糞便，血清，組織???????????

發(fā)表時(shí)間：2022年2月

一、背景

結(jié)直腸癌（CRC）的早期診斷是提高患者生存率的有效方式，目前臨床常用的非侵入性和入侵式檢測(cè)方法因其準(zhǔn)確率低或?qū)颊咴斐蓚Χ鴳?yīng)用較少。腺瘤或 CRC 患者腸道菌群的組成會(huì)發(fā)生明顯改變，改變的微生物組可以調(diào)節(jié)局部免疫反應(yīng)，產(chǎn)生基因毒素調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。

二、實(shí)驗(yàn)思路

三、主要結(jié)果

1、發(fā)現(xiàn)隊(duì)列中?CRC 和腺瘤患者的血清代謝物顯著改變

對(duì)發(fā)現(xiàn)隊(duì)列樣本進(jìn)行非靶代謝組分析發(fā)現(xiàn)C vs N 組與 A vs N 組中差異代謝物有明顯的相似性，表明在腺瘤階段的腫瘤就已經(jīng)誘導(dǎo)了血清代謝組顯著變化（圖1E）。這些差異代謝物（共1426個(gè)）稱為“結(jié)直腸異常相關(guān)代謝物”，其中可以注釋到數(shù)據(jù)庫(kù)中有885個(gè)代謝物，基于這些差異代謝物，可以明確區(qū)分結(jié)直腸異?；颊撸–和A組）和正常個(gè)體（圖1G和1F）。

1）糞便腸道微生物組與血清代謝組的關(guān)聯(lián)分析

通過(guò)對(duì)血清和糞便匹配隊(duì)列中進(jìn)行整合的微生物組-代謝組分析（圖2A）。宏基因組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了12 455個(gè)微生物組物種，并觀察到產(chǎn)腸毒素細(xì)菌脆弱擬桿菌 (ETBF) 升高，益生菌下調(diào)（圖2B）?？紤]了至少一個(gè)樣本中相對(duì)豐度高于0.1%的腸道微生物組種類，篩選到總共12455種中的640種（圖2D、E）。根據(jù)代謝物的分布，可以實(shí)現(xiàn)正常個(gè)體和異常結(jié)直腸患者之間的明顯分離（圖2E）。

2）血清中膽汁酸的靶向分析

為了進(jìn)一步直接評(píng)估 CRC 相關(guān)腸道微生物組對(duì)血清代謝的影響，分析了異常結(jié)直腸患者與正常個(gè)體膽汁酸（ CA ）和次級(jí)膽汁酸 (DCA) 豐度的變化。在異常結(jié)直腸患者中，CA 和 DCA 的血清濃度上調(diào)（圖 3B、3C）。腸道微生物種類與膽汁酸呈正相關(guān)，例如，F(xiàn)usobacterium pseudoperiodonticum與游離 CA 呈顯著正相關(guān)。這些物種在CRC人群中的比例也過(guò)高(圖3E)，這與之前的研究結(jié)果一致。

將 Ambient MSI 應(yīng)用于結(jié)直腸腺瘤或癌組織活檢的9對(duì)新鮮冷凍組織和癌旁正常組織中，比較代謝物的相對(duì)量（圖 4）。N,O-雙-（三甲基硅烷基）苯丙氨酸豐度上調(diào)，與血清代謝組一致。與N,O-雙-（三甲基硅烷基）苯丙氨酸相關(guān)的微生物呈顯著正相關(guān)。

利用LASSO算法識(shí)別到32種與結(jié)直腸異常相關(guān)的關(guān)鍵代謝生物標(biāo)志物(圖5A)。其中8種腸道微生物相關(guān)血清代謝物 (GMSM panel) 經(jīng)靶向和非靶向代謝組學(xué)分析均可重復(fù)檢測(cè)，準(zhǔn)確區(qū)分 CRC 、腺瘤與正常樣本（圖5A、B、表l)。

4、基于 GMSM 的預(yù)測(cè)模型顯示了驗(yàn)證隊(duì)列中腺瘤和 CRC 患者檢測(cè)的結(jié)果

在建模隊(duì)列中（72名正常個(gè)體和120名結(jié)直腸異?；颊撸┦褂冒邢虼x組檢測(cè)8種GMSM代謝物的豐度，生物標(biāo)志物特征評(píng)分的診斷臨界值設(shè)定為0.438。在驗(yàn)證隊(duì)列中評(píng)估GMSM模型的性能，均良好。GMSM模型在預(yù)測(cè)結(jié)直腸異常方面優(yōu)于臨床生物標(biāo)志物糞便隱血試驗(yàn) (FOBT) 和癌胚抗原 (CEA) 試驗(yàn)。

四、結(jié)論

結(jié)直腸癌 (CRC) 患者的腸道微生物群落變化與血清代謝組的改變有關(guān)，腸道微生物相關(guān)血清代謝物 (GMSM) 的變化可以有效區(qū)分 CRC 、腺瘤患者與正常個(gè)體。開(kāi)發(fā)了一種基于 GMSM 的模型，可以比癌胚抗原（臨床標(biāo)志物）更有效地區(qū)分 CRC 和腺瘤患者與健康正常人。

參考文獻(xiàn)

Chen F,Dai X,Zhou CC, et al. Integrated analysis of the faecal metagenome and serum metabolome reveals the role of gut microbiome-associated metabolites in the detection of colorectal cancer and adenoma. Gut. 2022