多组学分析揭示横断面队列中结直肠癌各阶段肠道微生物组生态系统的阶段性差异

《BMC Medicine》：Multi-omics analysis reveals stage-associated differences in the gut microbiome ecosystem across stages of colorectal cancer in a cross-sectional cohort

　　

摘要

背景

结直肠癌（CRC）的病因涉及肠道菌群改变、代谢失调和必需离子紊乱之间的复杂相互作用。本研究旨在以横断面设计比较结直肠癌不同分期之间肠道微生物组生态系统的分期相关差异，未进行个体内纵向采样，因此无法直接观察宿主内病变进展。

方法

本研究对984个样本进行了全面的宏基因组学、代谢组学和离子组学分析，采用横断面设计以表征结直肠癌（CRC）不同疾病分期组的肠道微生物组相关特征。样本被分为六组：低风险组（45岁以下且结肠镜未检测到肠道病变的个体）、高风险组（≥45岁且结肠镜未检测到肠道病变的个体）、高级别腺瘤（AA）、I&II期结直肠癌、III期结直肠癌和IV期结直肠癌。

结果

宏基因组学结果显示，包括UBA7182、Lachnoclostridium B.、Faecalibacillus、Fusicatenibacter和Anaerobutyricum在内的优势属在更晚期结直肠癌分期组中相对丰度逐渐降低，而Intestinimonas和Bacteroides的相对丰度则升高。高风险组与高级别腺瘤组的比较显示，在本研究使用的测序深度下，低丰度菌种的检出率明显下降，且微生物多样性降低。代谢组学分析揭示了低风险组与高风险组（<45岁与≥45岁）之间存在年龄和风险组相关的差异，这些差异可能主要反映年龄及年龄相关因素而非早期疾病生物学特征；推测标注的代谢物特征（MSI 2/3级）映射到八个候选KEGG通路模块。元素分析表明，III期结直肠癌中锶、铁和磷的含量最高，而低危个体中铍占主导地位，硫在低危和高风险组中均有富集。整合多组学证据表明，包括最早期疾病分期组在内，各结直肠癌分期组间的菌群、代谢物和离子谱存在差异。

结论

这些横断面、相关性水平的发现为后续研究结直肠癌分期相关的肠道微生物组生态系统变化及其与衰老的交互作用提供了假设生成依据；在任何诊断应用之前，本文所述模式需在独立的前瞻性队列中进行验证。两项局限性特别需要警惕过度解读：低危组与高风险组在年龄上存在差异（<45岁与≥45岁），因此两者之间的差异受年龄混杂，无法完全校正；且未纳入微生物组阳性或阴性对照（模拟群落、提取空白、无模板），因此无法完全排除试剂和背景污染，低丰度发现仅具探索性。