基于尿液微生物组的"尿型"分类创新与膀胱癌诊断模型的建立

【字体: 时间:2025年07月25日 来源:Journal of Translational Medicine 6.1

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  本研究针对膀胱癌(BCa)无创诊断难题,通过16S rRNA基因测序分析104例BCa患者尿液微生物组特征,鉴定出Sphingomonas等12个标志菌属,构建了AUC达89.08%的诊断模型,并首创"尿型"(Urinetypes)分类体系。发现Prevotella优势尿型与BCa高风险显著相关,为肿瘤早诊和个体化治疗提供了新思路。

  

膀胱癌作为泌尿系统高发恶性肿瘤,全球每年新增病例达55万例,其中75%初诊为非肌层浸润性膀胱癌(NMIBC)。尽管经尿道膀胱肿瘤切除术(TURBT)可使90%患者获得5年生存期,但50-70%患者5年内面临复发,10-30%会进展为肌层浸润性膀胱癌(MIBC)。目前诊断金标准膀胱镜检查存在侵入性高、费用昂贵等问题,而尿液细胞学等非侵入方法又存在灵敏度不足的缺陷。近年研究发现,尿路微生物与多种泌尿疾病相关,但其在膀胱癌中的作用机制和诊断价值尚未明确。

海军军医大学长海医院泌尿外科团队通过16S rRNA基因测序技术,对104例膀胱癌患者、56例其他泌尿恶性肿瘤(OMCa)患者、98例良性泌尿疾病(BUD)患者和42例健康对照(HC)的尿液微生物组进行解析。研究创新性提出"尿型"分类概念,并建立基于微生物标志物的诊断模型。

关键技术包括:1) 建立包含300例样本的发现队列和144例验证队列;2) 使用QIIME软件分析16S rRNA测序数据,计算Chao1、Shannon等α多样性指数;3) 通过LEfSe分析和随机森林算法筛选标志菌属;4) 采用PICRUSt预测功能通路;5) 构建患者区分指数(PDI)诊断模型。

微生物组多样性特征
膀胱癌组显示出最高的微生物丰富度(Chao1指数P<0.001),且β多样性显著区别于其他组(ANOSIM R=0.08, P=0.001)。通过加权UniFrac距离的主坐标分析(PCoA)显示,BCa患者微生物群落结构与健康人群明显分离。

标志性菌属鉴定
在门水平,BCa组中变形菌门(Proteobacteria)相对丰度增加2.3倍(P<0.01),而厚壁菌门(Firmicutes)降低37%。属水平分析发现,Sphingomonas、Acinetobacter和Novosphingobium在BCa组显著富集,而健康组以Lactobacillus和Gardnerella为主。通过LEfSe分析(LDA>2)鉴定的12个标志菌属构建的诊断模型,在验证队列中AUC达70.8%。

临床因素影响
男性BCa患者中Sphingomonas丰度更高(与吸烟率相关),而女性Prevotella富集。高龄患者Anaero

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