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病原体与非传染性疾病关联的系统性研究:基于大规模生物样本库与电子健康记录的发现与验证
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月22日 来源:Communications Medicine 5.4
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本研究通过整合英国生物银行(UK Biobank)和TriNetX两大队列数据,首次对20种病原体与426种非传染性疾病(NCDs)的关联进行系统性评估。研究人员采用逻辑回归模型识别出206个可重复的病原体-疾病关联对,包括巨细胞病毒(CMV)与溃疡性结肠炎(UC)等争议性关联,并通过病毒基因表达分析和遗传风险位点富集进行正交验证。该研究为揭示病原体在NCDs发病机制中的作用提供了重要资源,对疫苗开发和疾病预防具有潜在指导价值。
在人类疾病研究领域,病原体与传染病的因果关系已较为明确,但其与非传染性疾病(NCDs)的关联仍存在大量未知。尽管已知幽门螺杆菌(H. pylori)与胃癌、EB病毒(EBV)与多发性硬化症(MS)等典型关联,但据估计仅15%的癌症与感染因素相关,更多潜在关联亟待发掘。这种认知空白限制了通过靶向病原体预防NCDs的可能性,正如HPV疫苗成功降低宫颈癌发病率所展示的潜力。
为解决这一重大问题,由Michael Lape、Daniel Schnell等组成的国际研究团队利用英国生物银行(UK Biobank)和TriNetX两大队列资源,开展了一项开创性研究。通过分析9429名UKB参与者的45种病原体抗体数据,以及TriNetX中1100万患者的临床检测记录,研究人员系统评估了20种病原体与426种疾病(主要为NCDs)的关联。该研究成果发表在《Communications Medicine》上,为理解病原体在NCDs中的作用提供了全新视角。
研究采用多阶段分析方法:首先基于UKB抗体数据建立逻辑回归模型,调整年龄、性别等协变量后筛选潜在关联;随后在TriNetX队列中要求病原体检测早于疾病诊断进行验证;最后通过病毒基因表达分析和遗传学富集方法对关键发现进行正交验证。样本来源包括UKB的标准化血清检测和TriNetX的多中心临床数据。
研究结果部分,通过"Pathogen-disease data collection in two large independent cohorts"建立的分析框架,成功复制了所有8组已知因果关联(Tier 1),包括VZV(水痘带状疱疹病毒)与带状疱疹(OR=14.43)等,验证了方法的可靠性。在83组文献支持的关联(Tier 2)中,复制了EBV与MS(OR=4.45)、EBV与SLE(OR=4.96)等11组重要关联。
"Identification of 206 replicated pathogen-disease relationships"部分显示,在未知关联中发现了195组可重复的病原体-疾病对,涉及15种病原体和96种疾病。其中CMV与UC的关联(OR=2.78)尤为突出,通过"Orthogonal validations of the cytomegalovirus-ulcerative colitis relationship"中的RNA-seq分析显示UC患者肠道CMV转录本显著增加(p=2.2E-02),且UC风险位点富集于CMV感染后差异表达基因附近,从分子水平支持了这一关联。
在"Discussion"部分,作者指出该研究是迄今最大规模的病原体-NCDs系统评估,发现的206组关联为后续机制研究奠定了基础。特别是CMV-UC关联的验证,为这一争议性问题提供了新证据。研究还揭示了H. pylori对胃食管反流病(GERD)的保护作用(OR=0.66),与近期meta分析结果一致。
该研究的创新性在于:首次系统扫描多病原体与多疾病的关联;采用发现-验证-正交确认的三步策略增强可靠性;开发公开可用的交互数据库(https://tf.cchmc.org/pathogen-disease)。局限性包括样本主要来自欧美人群,以及血清学检测可能的交叉反应。未来研究可扩展至更多病原体和人群,并深入探索遗传-病原体互作机制。
这项研究的重要意义在于为"卫生假说"提供了大规模实证依据,提示部分NCDs可能通过靶向病原体进行预防。正如作者强调,类似HPV疫苗的成功案例表明,基于这些发现开发针对性干预措施,可能对降低NCDs负担产生深远影响。
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