中国胃癌与胃炎患者幽门螺杆菌的比较基因组分析：探寻致病差异与防治新契机

为探究中国胃癌（GC）和胃炎患者幽门螺杆菌（H. pylori）基因组特征及致病性差异，研究人员对 12 株来自患者的菌株测序，并结合 20 株参考菌株分析。结果显示，两者毒力因子和单核苷酸多态性（SNPs）有差异，但基因组同源性高。这为胃癌防治研究提供依据。

　　幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，H. pylori）是一种能在人胃黏膜长期定植的革兰氏阴性菌，如同潜伏在人体胃部的 “小恶魔”。全球约 43 亿人受到它的困扰，而中国的感染率更是超过 50% 。H. pylori 与胃炎、胃癌（gastric cancer，GC）的发生紧密相关，然而，目前人们对该菌在胃炎和胃癌患者中的基因组起源以及致病性差异了解甚少。这就像在黑暗中摸索，严重限制了早期胃癌筛查、癌前病变预防和疫苗药物研发等分子诊断手段的应用。在这样的背景下，复旦大学附属肿瘤医院的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究。他们对来自中国胃癌和胃炎患者的 12 株 H. pylori 菌株进行全基因组测序（whole genome sequencing，WGS），并从公共数据库获取 20 株全球不同地区的 H. pylori 菌株测序数据作为参考，通过构建进化树、分析毒力因子（virulence factors，VFs）和基因功能等，试图揭开 H. pylori 在不同疾病状态下的神秘面纱。最终，研究成果发表在《BMC Cancer》上，为我们深入了解 H. pylori 的致病机制提供了新的视角，有望推动胃癌防治策略的革新。

研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。首先，从复旦大学附属肿瘤医院接受胃部手术患者的组织样本中分离出 12 株 H. pylori 菌株（胃癌患者 6 株、胃炎患者 6 株），同时从 GenBank 下载 20 株参考菌株的基因组序列。接着，利用细菌基因组 DNA 提取试剂盒提取菌株 DNA，采用 Illumina NovaSeq 6000 平台进行全基因组测序。之后，运用 fastp 软件对原始测序数据进行过滤，Unicycler 软件进行基因组组装，再通过 prokka 软件进行基因组结构注释，借助多个数据库完成基因功能注释，使用 OrthoFinder、MAFFT、Snippy、Gubbins、FastTree、FastANI 等软件进行比较基因组分析。

研究结果如下：

1. 临床特征与菌株基因组概况：研究期间，39 例胃癌和胃炎患者住院手术，20 例 H. pylori 检测呈阳性，经筛选最终选取 12 株菌株进行全基因组测序分析。这些菌株的基因组覆盖度高，平均基因组大小为 1.57 Mb，平均 G + C 含量为 38.8%，编码基因（coding genes）数量在 1544 - 1688 之间。
2. 基因组结构与毒力因子差异：胃癌菌株的基因组由环形染色体构成，平均总长度为 1,579,639 bp，预测有 1544 - 1640 个编码基因；胃炎菌株的基因组平均总长度为 1,569,508 bp，预测有 1552 - 1668 个编码基因。通过 VFDB 数据库分析发现，两组菌株的毒力因子预测具有较高一致性，但 cagA 基因（Cytotoxin - associated gene A，细胞毒素相关基因 A）存在明显差异，胃癌菌株中含有该基因，而胃炎菌株中未发现。
3. 系统发育分析：基于核心基因组单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）和同源蛋白构建的系统发育树显示，中国的 12 株 H. pylori 菌株与亚洲来源的菌株，尤其是日本菌株具有高度同源性。同时，胃癌和胃炎菌株在核心 SNPs 上存在显著差异，但在同源蛋白上差异不明显。
4. 基因岛分析：基因岛预测结果表明，91.7%（11/12）菌株的基因岛位置集中在 1 - 1.4 Mb，主要分为两个不同片段，不同菌株在这两个片段呈现不同的聚类情况，反映了菌株间的进化关系和遗传特征。
5. 基因组同源性与差异：通过 FastANI 软件进行平均核苷酸同一性（Average Nucleotide Identity，ANI）分析发现，胃癌和胃炎菌株与亚洲来源的菌株高度同源，且两者共享 1103 个基因，同时分别具有 160 个和 144 个特异性基因。泛基因组分析显示，所有菌株共有 1215 个核心基因，胃癌和胃炎菌株的特异性基因数量有限。基因功能注释结果表明，两组菌株的基因功能高度相似，特异性基因功能主要集中在代谢、转录和修复等过程。

研究结论和讨论部分指出，胃癌和胃炎患者来源的 H. pylori 在毒力因子和 SNPs 方面存在差异，但在其他基因组水平上具有较高同源性。cagA 基因在胃癌菌株中的存在，可能表明其具有更强的毒力和侵袭性。不过，该研究存在一定局限性，如样本量有限、参考基因组选择可能存在偏差、未纳入消化性溃疡患者的菌株等。尽管如此，这项研究依然意义非凡。它为我们深入了解 H. pylori 在胃癌和胃炎发生发展过程中的作用机制提供了重要线索，有助于识别高风险菌株，为胃癌的早期诊断和精准预防开辟新的道路，让我们在与胃癌的斗争中迈出了重要一步。未来，还需要更多大规模、多中心的研究来进一步验证这些发现，不断完善我们对 H. pylori 致病机制的认识，为攻克胃癌等相关疾病带来更多希望。