浙大国家重点实验室最新科研成果发表于Nature杂志正刊

7月24日，浙江大学医学院附属第一医院传染病诊治国家重点实验室的科研人员在国际顶尖期刊《自然》杂志在线发表了题为《肝硬化中肠道菌群的改变》的论文。

　　

《肝硬化中肠道菌群的改变》给全球医学科技研究提供新思路
--揭示肠道菌群与肝硬化的秘密

   7月24日，浙江大学医学院附属第一医院传染病诊治国家重点实验室、感染性疾病诊治协同创新中心的科研人员在国际顶尖期刊《自然》杂志在线发表题为《肝硬化中肠道菌群的改变》的论著（Article）。

   该项研究成果收集了181个来自于中国人肠道菌群的样本，用宏基因组学的研究方法，开展了肝硬化肠道菌群的深度测序及关联分析研究，从中获得269万个非冗余的人体肠道微生物菌群的基因集，建立了世界上首个肝病肠道菌群基因集，其中36.1%的基因为首次发现。

   该研究同时阐明了粪便微生物群落及功能成分特征，从肠道菌群发生紊乱的角度揭示肝硬化发生发展的机制。首次发现肝硬化患者口腔菌移位至肠道,这在肝硬化发生发展中或许起了重要作用。同时，作者们发现了15个高特异性和灵敏性的微生物基因，建立了预测疾病的模型，今后不仅有助于肝硬化诊断，还能用于肝硬化疗效的评估，对中国及全球的肝病的卫生工作作出重要贡献。

   论文的通讯作者是传染病诊治国家重点实验室主任及感染性疾病诊治协同创新中心主任现国际人体微生物组协会主席李兰娟院士。这是李院士领衔的科研团队20年微生态研究的结晶，是具有重大国际影响力的科研成果。共同通讯作者有浙大一院院长郑树森院士，前国际人体微生物组协会主席S. Dusko Ehrlich教授。论著的第一作者为浙大一院传染病诊治国家重点实验室及感染性疾病诊治协同创新中心秦楠博士。

一、研究背景

   我国有病毒性肝炎及脂肪性、酒精性、药物性、免疫性肝病等患者逾一亿。部分患者会经历肝炎、肝硬化、肝癌“三部曲”。其中，肝硬化（Liver cirrhosis）是由急慢性肝损伤所致的进行性肝病，包括酗酒、过度肥胖及肝炎病毒感染。失代偿期肝硬化预后较差，经常需要进行肝移植。肝脏通过肝门和胆汁分泌系统与肠道联系。肠道微生态失衡尤其是菌群移位及代谢产物通过肠粘膜屏障与肝硬化进展有关联。然而，与肝硬化进展相关的肠道微生物的系统发育及功能成分的变化还不清楚。尽管有些研究表明肠道微生物的改变在终末期肝硬化并发症中起重要作用（如自发细菌腹膜炎及肝性脑病），以及诱导早期肝脏疾病及促进肝损伤作用（如酒精性肝病及非酒精性脂肪肝病），肠道菌群与人肝脏病理之间的明确关联仍未知。

二、研究方法及内容

   该项研究历时3年，收集了181个来自于中国人肠道菌群的样本，其中98个中国肝硬化患者的粪便样本及83个健康中国人志愿者的粪便样本，研究通过采用了新一代高通量的illumina测序技术进行深度测序，产出近860Gb的碱基序列。经过序列组装和基因注释分析，从中获得269万个非冗余的人体肠道微生物菌群的基因集。

三、《自然》论著报道了科研重大发现，揭示了肠道菌与肝硬化的秘密

1、首次建立了世界上第一个肝硬化肠道菌群基因集，包含269万个基因，其中36.1%即97万为首次发现的基因。通过与欧洲人、美国人及中国糖尿病三个基因集的比较，发现了肝病基因集中有79万个独特基因。

2、阐明了肝硬化肠道菌群的结构变化。在属的水平上，肝硬化和健康人组中，拟杆菌属均为主导菌属，但是肝硬化组比健康人组含量明显减少。韦荣球菌属、链球菌属、梭状芽孢杆菌属及普氏菌属在肝硬化组中含量增多。在种的水平上，两组中最丰富的细菌均来自于拟杆菌属。肝硬化组含量增加的最多的20种，4个属于链球菌属，6个属于韦荣球菌属。

3、通过基因标记物的聚类分析，发现了28种细菌与肝硬化密切相关，其中多个细菌是肝硬化患者中首次发现，38种与健康人密切相关。在本研究构建的基因集中，有75,245个基因在肝硬化患者和健康人志愿者中呈现显著差异，可以聚类到66个基因簇，该基因簇为肝硬化的生物标记物，其中在肝硬化患者中富集的是28个基因簇，健康志愿者中富集的是38个基因簇。在健康人中富集的一个基因簇是柔嫩梭菌，它具有抗炎性，还有一个基因簇是陪伴粪球菌，它可能通过产生丁酸盐促进肠道健康。

4、首次发现肝硬化患者口腔菌侵入到肠道，而健康人中没有此现象，可能对肝硬化发生发展产生重要影响。此研究是首次开展肝硬化肠道菌群微生物的关联分析研究，从肠道菌群发生紊乱的角度揭示肝硬化发生发展的机制，确定了中国汉族人健康志愿者和肝硬化患者相关的肠道菌群的群落结构及功能成分特征。

5、发现了15个高特异性和灵敏性的微生物基因，建立了预测疾病的模型，今后不仅有助于肝硬化诊断，还能用于肝硬化疗效的评估。细菌标志物为治疗肝硬化的微生态制剂研发提供了方向。

附：
《自然》杂志创刊于 1869 年，是国际上最知名的科学学术期刊。包括期刊、在线数据库和各种服务，涵盖生命科学、物理、化学和应用科学等领域。2013年《自然》杂志影响因子38.597。
杂志以关注科学家的需求为己任，是一本业界领先的国际科学周刊。NPG 出版一系列的《自然》研究期刊和《自然评论》期刊，以及一系列著名学术和合作期刊，包括学会所有的出版物。旗下网站 nature.com 每月访客数量超过 800 万人次，从中可以获得 NPG 各项出版物和服务，包括来自《自然》杂志的新闻和评论，此外这里还有业界领先的科学类工作公告栏“Naturejobs”。

原文摘要：

Alterations of the human gut microbiome in liver cirrhosis

Liver cirrhosis occurs as a consequence of many chronic liver diseases that are prevalent worldwide. Here we characterize the gut microbiome in liver cirrhosis by comparing 98 patients and 83 healthy control individuals. We build a reference gene set for the cohort containing 2.69 million genes, 36.1% of which are novel. Quantitative metagenomics reveals 75,245 genes that differ in abundance between the patients and healthy individuals (false discovery rate < 0.0001) and can be grouped into 66 clusters representing cognate bacterial species; 28 are enriched in patients and 38 in control individuals. Most (54%) of the patient-enriched, taxonomically assigned species are of buccal origin, suggesting an invasion of the gut from the mouth in liver cirrhosis. Biomarkers specific to liver cirrhosis at gene and function levels are revealed by a comparison with those for type 2 diabetes and inflammatory bowel disease. On the basis of only 15 biomarkers, a highly accurate patient discrimination index is created and validated on an independent cohort. Thus microbiota-targeted biomarkers may be a powerful tool for diagnosis of different diseases.

作者简介：

李兰娟院士

 
中国工程院院士、教授、主任医师、博士生导师，从事传染病临床、科研和教学工作40年，是我国著名的传染病学家，现任传染病诊治国家重点实验室主任、国家传染病学重点学科、211建设学科学术带头人、浙江省传染病重点实验室主任。
作为我国人工肝的开拓者，她创建独特有效的人工肝支持系统治疗重型肝炎获重大突破。首次提出感染微生态学理论，从微生态角度来审视感染的发生、发展和结局，为感染防治提供了崭新的思路。
承担了国家“863”、“973”、“十五”攻关、国家科学基金重点项目等课题10余项。发表论文400余篇，其中在Lancet、NEJM、hepatology和PNAS等SCI收录杂志发表150余篇，授权发明专利22项。主编出版了我国首部《人工肝脏》、《感染微生态学》和教育部规划教材《传染病学》等专著28部。为我国传染病诊治作出了重大贡献。

论著第一作者秦楠博士

 
Principal Investigator，浙江大学传染病诊治国家重点实验室、感染性疾病协同创新中心研究员、基因组学平台负责人，中国预防医学会微生态分会消化与营养组副组长、浙江省预防医学会微生态分会委员。
研究领域为微生物基因组学及宏基因组学，现在负责浙江大学传染病重点实验室宏基因组项目，研究各种感染性疾病不同时期肠道微生态菌群动力学变化及于宿主的相互关系。负责科技部973《细菌微生态与感染与代谢的关系》子课题。