编辑推荐：
为探究下呼吸道微生物群在 COVID-19 中的作用，研究人员对 116 例患者的支气管肺泡灌洗液（BALF）和痰液样本进行宏基因组学与宏转录组学分析。发现微生物组成随病情加重显著变化，且多样性指数与临床结局相关，为评估病情提供新视角。
COVID-19（新型冠状病毒肺炎）自 2019 年全球大流行以来，对人类健康造成了巨大威胁。尽管大量研究聚焦于病毒本身及其与宿主免疫系统的相互作用，但呼吸道微生物群，尤其是下呼吸道微生物群在疾病发生发展中的角色仍不清晰。已知健康人的肺部存在少量但多样的有益细菌群落，它们在维持呼吸道健康方面起着关键作用。然而，COVID-19 患者的下呼吸道微生物组成常发生改变，呈现出类似上呼吸道微生物群的特征，提示正常微生物平衡被打破。此外，上呼吸道微生物组成的变化已被证实与 COVID-19 的严重程度相关，但其与下呼吸道微生物群的相互作用及对疾病进展的影响尚缺乏深入研究。因此，解析下呼吸道微生物群的动态变化及其与疾病严重程度的关联，对于理解 COVID-19 的发病机制、优化临床诊疗策略具有重要意义。
为解决上述问题，四川大学华西医院的研究人员开展了一项关于 COVID-19 患者下呼吸道微生物群的研究。该研究利用宏基因组学和宏转录组学技术，对 116 例 COVID-19 患者（分为轻型、重型和危重型）的支气管肺泡灌洗液（BALF）和痰液样本进行了微生物组成分析。研究发现，下呼吸道微生物群的组成和多样性与 COVID-19 的严重程度密切相关，相关成果发表在《Communications Biology》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，按照标准流程收集患者的 BALF 和痰液样本，经处理后提取 DNA 和 RNA；然后，利用宏基因组学和宏转录组学技术构建测序文库，并在 BGIseq 和 MGISEQ2000 平台进行高通量测序；最后，通过生物信息学分析，包括序列比对、物种鉴定、多样性指数计算（如 Chao 指数、Shannon 指数）、线性判别分析效应量（LEfSe）等，解析微生物群的组成和功能差异，并与临床数据进行关联分析。样本队列来自 2022 年 11 月 1 日至 2023 年 1 月 29 日四川大学华西医院收治的 COVID-19 确诊患者，经严格纳入排除标准筛选后最终入组 116 例。
临床特征与病毒基因分型
研究共纳入 116 例样本，其中 BALF 样本 70 例，痰液样本 46 例。患者中男性占 75%，年龄≥60 岁者占 70.7%。COVID-19 病毒总体检测率为 95.69%。病毒基因分型分析显示，不同临床严重程度患者的病毒基因型分布存在差异。轻型患者中检测到 8 种病毒分支，重型患者新增 B.1.1.161 分支，危重型患者则进一步出现 BF.7.14.4 等分支，提示病毒进化可能与疾病进展相关，但各基因的突变计数在不同严重程度组间无显著差异。
下呼吸道微生物群多样性差异
在物种和属水平上，微生物群多样性随疾病严重程度呈现显著变化。Chao 指数随病情加重而升高，表明危重型患者的物种丰富度更高。β 多样性分析显示，危重型患者与轻型、重型患者的微生物组成存在显著差异，而轻型与重型患者之间差异不明显。在样本类型上，痰液和 BALF 样本的微生物多样性表现出不同特征，痰液样本的 β 多样性在危重型与其他组间差异显著，而 BALF 样本主要在轻型与危重型间存在差异。
微生物组成与生物标志物
在门水平，轻型患者以厚壁菌门（Firmicutes）为主，重型患者拟杆菌门（Bacteroidetes）占比显著升高，危重型患者放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）成为优势菌群。在属水平，链球菌属（Streptococcus）和罗氏菌属（Rothia）的丰度随病情加重逐渐降低，而棒状杆菌属（Corynebacterium）、泛菌属（Pantoea）等仅在重型和危重型患者中检测到。通过 LEfSe 分析，鉴定出 30 个属水平和 42 个种水平的微生物生物标志物，如轻型患者的坦纳菌属（Tannerella）、危重型患者的克雷伯菌属（Klebsiella）和鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）等。此外，白念珠菌（Candida albicans）在轻型与重型、重型与危重型患者间的丰度差异显著，提示其可能参与疾病进展。
微生物多样性与临床结局的关联
Chao 指数与 ICU 入住、机械通气和患者生存状态显著相关，而 Shannon 指数与死亡率风险密切相关。进一步分析显示，ICU 患者中普雷沃菌属（Prevotella）等细菌丰度升高，而乳酸杆菌属（Lactobacillus）等降低；死亡患者中不动杆菌属（Acinetobacter）丰度增加，多种有益菌丰度减少。这些结果表明，下呼吸道微生物群的组成和多样性可作为预测 COVID-19 临床结局的潜在生物标志物。
研究结论与意义
本研究通过宏基因组学和宏转录组学技术，系统揭示了 COVID-19 患者下呼吸道微生物群的动态变化及其与疾病严重程度的紧密关联。研究发现，随着病情加重，微生物群组成从以厚壁菌门为主逐渐转变为放线菌门和变形菌门主导，且特定微生物标志物的丰度变化与临床结局相关。这些结果不仅深化了对 COVID-19 发病机制中微生物群作用的认识，也为通过监测下呼吸道微生物群评估疾病进展、指导抗菌治疗提供了新的思路和潜在生物标志物。尽管研究存在回顾性设计和样本量限制等不足，但其为后续开展前瞻性研究和开发微生物靶向干预策略奠定了基础。
