基因预测血浆代谢物:揭示肠道菌群与骨肉瘤之间的因果 “桥梁”

【字体: 时间:2025年03月02日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为明确肠道菌群(GM)、血浆代谢物与骨肉瘤(OS)关系,研究人员开展孟德尔随机化(MR)研究,发现相关因果关系及潜在介导代谢物,为 OS 研究提供新视角。

  在人体这个神奇的 “小宇宙” 里,肠道就像一个充满奥秘的生态系统,其中居住着数万亿的微生物,它们被统称为肠道菌群(GM)。这些小家伙们看似渺小,却掌控着人体健康的大秘密,从帮助消化食物,到调节免疫系统,它们的影响力无处不在。而骨肉瘤(OS),作为一种常见的原发性恶性骨肿瘤,就像潜伏在身体里的 “恶魔”,尤其喜欢盯上儿童、青少年和年轻人,它恶性程度高、进展迅速,死亡率也极高,严重威胁着人类的健康。
近年来,越来越多的研究发现,肠道菌群和骨肉瘤之间似乎有着千丝万缕的联系。一些研究指出,肠道菌群的变化可能会影响肿瘤的发生和发展,但其中的因果关系却一直模糊不清。就好比在黑暗中摸索,虽然感觉到前方有东西,但却始终看不清它的真面目。此外,肠道菌群大多是通过代谢物来发挥作用的,那么血浆代谢物在肠道菌群和骨肉瘤之间又扮演着怎样的角色呢?这一系列的疑问,就像一团团迷雾,笼罩在科研人员的心头。为了拨开这团迷雾,来自山西医科大学第二医院等机构的研究人员开展了一项重要的研究,相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员采用了孟德尔随机化(MR)的研究方法,这就像是给研究装上了一个 “因果探测器”。他们从公共全基因组关联研究(GWAS)中收集了肠道菌群(GCST90032172 - GCST90032644)、血浆代谢物(GCST90199621 - GCST90204603)和骨肉瘤(finngen_R10_C3_OSTEOSARCOMA_EXALLC)的数据。通过严格筛选工具变量(IVs),并运用逆方差加权(IVW)等多种统计方法,对数据进行了深入分析,还进行了中介分析和敏感性分析,以确保研究结果的准确性和可靠性。

研究结果

  1. 肠道菌群与骨肉瘤的遗传因果关系:经过一系列严格的质量控制步骤,研究人员发现了 473 个分类群中的 9124 个单核苷酸多态性(SNPs)与肠道菌群和骨肉瘤有关。根据 IVW 结果,有 13 种肠道菌群,如 Anaeromassilibacillus sp001305115、Bacteroides thetaiotaomicron 等,被确定与骨肉瘤存在潜在因果关系。在经过错误发现率(FDR)校正后,Phocea 被明确认定为与骨肉瘤有清晰因果关系的菌株。
  2. 代谢物与骨肉瘤的遗传因果关系:在 1352 种血浆代谢物中,研究人员识别出了 32130 个 SNPs 与代谢物和骨肉瘤相关。研究显示,30 种已知代谢物、7 种未研究过的代谢物以及 11 种代谢物比值,都与骨肉瘤存在潜在的因果关系。其中,21 种代谢物被预测与降低骨肉瘤风险相关,27 种则与风险增加有关。
  3. Phocea 与骨肉瘤的中介分析:研究人员进一步探究代谢物是否在肠道菌群和骨肉瘤之间起中介作用。以 Phocea 为暴露因素,48 种与骨肉瘤因果相关的代谢物为结果进行分析,发现硫酸丁香酚(Eugenol sulfate)和 N - 乙酰苯丙氨酸(N - acetylphenylalanine)这两种血浆代谢物,可能介导了 Phocea 与骨肉瘤之间的因果关系,其介导比例分别为 7.74%(14.2%,1.3%)和 3.52%(6.18%,0.867%) 。
  4. 敏感性分析:通过一系列敏感性分析,如检查工具变量的 F 统计量、进行 Cochran’s IVW Q 检验、MR - Egger 回归截距分析以及 MR - PRESSO 分析等,结果均表明该研究的 MR 分析具有较高的可靠性。

研究结论与意义

这项研究通过 MR 分析,首次揭示了肠道菌群、血浆代谢物和骨肉瘤之间的因果关系。研究确定了 13 种肠道菌群和 48 种血浆代谢物与骨肉瘤可能存在遗传因果关联,并且发现硫酸丁香酚和 N - 乙酰苯丙氨酸在调节 Phocea 与骨肉瘤的因果关系中发挥了重要作用。这些发现为骨肉瘤的病因学研究提供了全新的视角,也为骨肉瘤的早期筛查、诊断和治疗开辟了新的方向。
不过,研究也存在一些局限性。例如,数据集中大部分参与者为欧洲人,研究结果在其他种族中的普遍性可能受限;缺乏个体层面的数据,限制了对更复杂关系的探索;MR 分析虽能发现潜在关联,但还需要更多生物学证据来揭示具体机制。尽管如此,这项研究依然为该领域的后续研究奠定了坚实基础,相信未来会有更多深入的研究来进一步完善我们对肠道菌群、血浆代谢物与骨肉瘤之间关系的理解,从而为攻克骨肉瘤这一难题带来新的希望。
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