宏基因组是一个分子文化无关微生物学的方法,直接从环境样品中遗传物质恢复进行了研究。它已成为一种最健壮的sequence-driven方法研究成分和粘膜肠道微生物群的遗传潜力。宏基因组分析已经开始展示功能的广度和代谢微生物的潜力。它被用来展示重要代谢患病和健康个体之间的差异。虽然个体的肠道微生物群反映了伟大的变化在人们根据他们的年龄、地理起源、健康状况,饮食的变化,它倾向于长期保持稳定(
肠道微生物群的改变可导致结肠内炎症的发展,等炎症与结肠肿瘤的发展。虽然微生物群的精确机制通过参与癌症发展仍然是难以捉摸的,消息是,然而,明确:微生物群有助于癌症风险通过影响一些基本主机进程(
患结直肠癌(CRC)的风险之间存在明显差异,在人口和地理区域(
将谨慎地提到粘膜微生物群的生活接近肠道上皮细胞相比,腔内微生物群,可以想象,它将互动更直接与宿主的免疫系统比鲁米那/粪便细菌。很可能粘膜微生物群可能更直接参与诱导结肠致癌作用。此外,营养的可用性的黏液层上皮细胞也完全不同,在肠道内腔环境。实质性的差异粘膜和粪便微生物成分已被证明存在
这项研究是在完全符合进行良好的临床实践指南的世界医学大会赫尔辛基宣言》和国王法赫德的研究指导医疗城(KFMC),利雅得。这项研究是通过伦理委员会批准的阿卜杜勒阿齐兹国王科技城和KFMC,利雅得。
在研究期间(2010年7月和2012年11月),所有结肠镜检查患者在国王法赫德医疗城(KFMC),利雅得,被要求提供具体的书面同意,可能会出现在这个研究。样品收集以下类型的病人结肠镜检查过程中被处理。
情况下
成人患者诊断结直肠癌的诊断是基于内镜和组织学标准。
控制
接受筛查结肠镜检查的患者检查与普通结肠镜检查程序。
接受结肠镜检查程序降低胃肠道出血的患者曾有痔疮,肛门裂缝。
腹痛患者进行结肠镜检查过程,证明有一个正常的结肠镜检查检查
在表示由于结肠癌梗阻患者被排除在外。患者使用抗生素前两周结肠镜检查被排除在外。
人口统计学和临床数据收集从所有参与者,包括年龄、性别和体重指数(BMI)。详细的病史,包括饮食、并发症和采取任何药物或程序执行的顺序,也从每个参与者获得,数据进入一个Microsoft Excel文件。
后一个标准的肠道准备,包括聚乙二醇结肠准备,一个完整的结肠镜检查。在过程期间,蒸馏水被通过活检通道范围收集回来的愿望。统一的粘膜喷射清洗段结肠(盲肠,横向(左)和直肠结肠段)收集研究参与者。每个参与者的健康的粘膜也取样。网站的宏观粘膜异常在任何选择的四段也包括在内。最后,洗的50毫升,随着剩余结肠液体,通过工作吸吸气和活组织检查通道。所有段样品从每个结肠镜检查四15毫升试管收集并立即存放在−80°C进行进一步处理。
段样本每个参与者都是汇集和被认为是代表整个结肠最小化技术错误和变化。DNA样本离心机在5000 g×15分钟,和上层的丢弃。颗粒resuspended在10毫升裂解缓冲(0.5 M Tris-HCl;20毫米EDTA;10毫米氯化钠;0.1% SDS;pH值9.0),和混合均质离心法和颤抖的5 - 10分钟。
样品被稀释(1:2)10毫升裂解缓冲和均质为另一个5分钟。基因组DNA (gDNA)通过添加5毫升7.5醋酸铵沉淀和25毫升冰冷的乙醇(95 - 100%)。样本随后孵化−20°C 20 - 30分钟,和gDNA收集在4500×g离心后在室温下15分钟。球在600年resuspended DNA
Paired-end (PE)宏基因组DNA进行图书馆建设,根据制造商的说明(测序工具和试剂,Illumina公司,圣地亚哥,CA)。高质量从低质量的读取与读取分离“N”基地,适配器污染,或人类DNA污染Illumina公司原始数据使用BWA-SW算法(H,杜宾r . 2010,生物信息学)。平均而言,高质量的读入所有样本的比例大约是98.1%,和插入大小的PE克隆范围从313个基点,至381个基点。测序和数据处理进行北京基因组研究所Illumina公司GAIIx和HiSeq 2000平台利用序列的样本。
前72随机选择样本组合建立nonredundant基因集。预测开放阅读框(orf)的72个样本一致,和基因对高于95%的身份被分组。与类似的基因合并组,每组最长的子组用于表示。因此我们组织nonredundant基因集的所有预测基因剔除冗余子。159年优质读入阶段I, II, III,我们执行从头组装和基因预测使用SOAPdenovo v1.06(罗等。:“SOAPdenovo2:一个经验改进节约内存短内容新创汇编”。GigaScience 2012 1: 18)和GeneMark v2.7 (Ter-Hovhannisyan Vardges, et al。“基因预测小说真菌基因组与无监督算法使用一个从头开始培训”;基因组研究18.12(2008):1979 - 1990),分别。所有预测基因两两对齐使用咩咩的叫声,和基因可以对齐(> 90%的基因长度)超过95%的另一个基因的身份(不允许空白)被裁员,导致nonredundant基因目录。结肠的目录样本进一步结合前面构造元达到基因目录相同的方式通过消除冗余。
我们受到多个样本粘膜微生物群metagenome比较系统发育分析理解cultivation-independent肠道微生物群的生态学和系统发育差异样品(图
主坐标分析(PCoA)病例和控制。
分类作业对NR90 BLASTp对齐工具进行数据库。联合打击
模块从ipath(引用)中提取测试评估通过Wilcoxon测试控制和癌症之间的组织。Chao1丰富度指数、香农指数和辛普森多样性指数被用来描述
β多样性被用来评估情况和控制之间的多样性。主坐标分析(PCoA)基于未加权的UniFrac距离指标被用来证明有粘膜细菌社区之间的差异情况和控制,这是证实了置换多元方差分析(PERMANOVA) PCoA CRC患者。
32例了CRC宏基因组研究,但其中三个被排除在外,因为较低的DNA样本的数量。最后,29日的数据证实了CRC患者进行了分析以及一群年龄——准确性控制。在这项研究中,有14名女性和15名男性从38岁到77年。
大多数11(37%)的患者超重(体重指数= 25 - 30)。5个(24%)病人分配到肥胖类我(体重指数= 35 - 40)。肥胖第三类体重指数> 40观察一个54岁的男性的话题。只有4个(13%)患者正常BMI(体重指数=年龄在18岁至25岁之间)。一个病人在我们的研究中被观察到轻微薄(BMI = 17 - 18.5),一位66岁的女性的体重指数仅为15.66,如表所示
研究参与者的人口数据。
| 人口数据 | 年龄范围 | 38 - 77年 |
| 性别比例M: F | 15:14 | |
| 体重指数> 30 | 11 (37%) | |
|
|
||
| 症状表现 | 直肠出血 | 18/29 (62%) |
| 贫血 | 11/29 (37%) | |
|
|
||
| 肿瘤的位置 | 直肠增长 | 14 (48%) |
| 降结肠增长 | 2 (6%) | |
| 横结肠增长 | 4 (13%) | |
| 肝曲增长 | 1 (3%) | |
| 盲肠的增长 | 8 (27%) | |
直肠出血是最常见的(18/29,62%)表示CRC组的特点,和11/29或37%的患者出现贫血症状。在结肠镜检查检查,CRC的位置在14(48%),直肠和盲肠的增长在8 (27%)。还有肝曲增长1(3%)和下行结肠增长2(6%),4例(13%)患者横结肠增长(表
CRC是腺癌的组织学证实了两个histopathologists经验在所有患者的胃肠道组织学。
宏基因组分析和控制的情况下进行如表所示
宏基因组分析和控制的情况下。
| 属,门,类,秩序、家庭 |
|
平均秩和 | E | |
|---|---|---|---|---|
| 控制 | 情况下 | |||
| Abiotrophia、厚壁菌门、杆菌、Lactobacillales Aerococcaceae | 0.0066 | 24 | 37 | 0 |
| 氨基酸球菌属,厚壁菌门、Negativicutes Selenomonadales Acidaminococcaceae | 0.0082 | 24 | 37 | 0 |
| Akkermansia、Verrucomicrobia Verrucomicrobiae、Verrucomicrobiales Verrucomicrobiaceae | 0.0005 | 22 | 38 | 0 |
| 产碱杆菌属、变形菌门、Betaproteobacteria Burkholderiales Alcaligenaceae | 0.0066 | 36 | 31日 | 1 |
| Anaerostipes”,厚壁菌门,”梭状芽胞杆菌、梭菌的Lachnospiraceae | 0.0005 | 22 | 38 | 0 |
| 变形菌门,Azoarcus Betaproteobacteria、Rhodocyclales Rhodocyclaceae | 0.0086 | 39 | 29日 | 1 |
| 拟杆菌、拟杆菌、Bacteroidia细菌性的,类杆菌 | 0.0072 | 24 | 37 | 0 |
| 变形菌门,Beggiatoa Gammaproteobacteria、Thiotrichales Thiotrichaceae | 0.0003 | 44 | 26 | 1 |
| 洋葱,变形菌门、Betaproteobacteria Burkholderiales Burkholderiaceae | 0.0028 | 42 | 27 | 1 |
| 丁酸弧菌属、厚壁菌门、梭状芽胞杆菌、梭菌的Lachnospiraceae | 0.0005 | 22 | 38 | 0 |
| 绿硫细菌、Chlorobi Chlorobia Chlorobiales,绿硫细菌科 | 0.0027 | 39 | 29日 | 1 |
| 梭状芽胞杆菌、厚壁菌门梭状芽胞杆菌、梭菌的Clostridiaceae | 0.0002 | 21 | 39 | 0 |
| 厚壁菌门,Coprococcus梭状芽胞杆菌、梭菌的Lachnospiraceae | 0.0052 | 24 | 37 | 0 |
| Coriobacterium、放线菌、放线菌、Coriobacteriales Coriobacteriaceae | 0.0083 | 38 | 29日 | 1 |
| 柯克斯氏体属,变形菌门、Gammaproteobacteria Legionellales Coxiellaceae | 0.0066 | 36 | 31日 | 1 |
| 泉发菌属、拟杆菌、Sphingobacteria Sphingobacteriales Crenotrichaceae | 0.0013 | 42 | 27 | 1 |
| Cryptobacterium、放线菌、放线菌、Coriobacteriales Coriobacteriaceae | 0.0027 | 39 | 29日 | 1 |
| 厚壁菌门,Dethiobacter梭状芽胞杆菌、梭菌的Syntrophomonadaceae | 0.0084 | 40 | 28 | 1 |
| 肠杆菌,变形菌门、Gammaproteobacteria Enterobacteriales,肠杆菌科 | 0.0004 | 22 | 39 | 0 |
| 厚壁菌门真细菌,梭状芽胞杆菌、Clostridiale Eubacteriaceae | 0.0026 | 23 | 38 | 0 |
| 嗜血杆菌,变形菌门、Gammaproteobacteria Pasteurellales,巴斯德氏菌科 | 0.0060 | 24 | 37 | 0 |
| 古生菌,Haladaptatus Euryarchaeota Halobacteria, Halobacteriales Haladaptatus | 0.0007 | 38 | 30. | 1 |
| Holdemania,厚壁菌门、Erysipelotrichi Erysipelotrichales Erysipelotrichidae | 0.0004 | 22 | 39 | 0 |
| 克雷伯氏菌、变形菌门Gammaproteobacteria Enterobacteriales,肠杆菌科 | 0.0066 | 24 | 37 | 0 |
| 李斯特菌、厚壁菌门、杆菌、Bacillales Listeriaceae | 0.0008 | 41 | 28 | 1 |
| Megasphaera,厚壁菌门、Negativicutes Selenomonadales Veillonellaceae | 0.0021 | 23 | 38 | 0 |
| 支原体、Tenericutes柔膜细菌,支原体科枝原体目 | 0.0025 | 40 | 28 | 1 |
| 副球菌、变形菌门、Alphaproteobacteria Rhodobacterales Rhodobacteraceae | 0.0075 | 41 | 28 | 1 |
| Polaribacter,拟杆菌、Flavobacteria Flavobacteriales Flavobacteriaceae | 0.0002 | 43 | 27 | 1 |
| 厚壁菌门,Roseburia梭状芽胞杆菌、梭菌的Lachnospiraceae | 0.0057 | 24 | 37 | 0 |
| 沙雷氏菌属、变形菌门Gammaproteobacteria Enterobacteriales,肠杆菌科 | 0.0002 | 41 | 28 | 1 |
| Sphaerochaeta、螺旋体属Spirochaetia、Brachyspirales Sarpulinacea | 0.0004 | 43 | 26 | 1 |
| 变形菌门,Sulfurovum Epsilonproteobacteria | 0.0027 | 42 | 27 | 1 |
| 枝原体目Ureaplasma Tenericutes,柔膜细菌,支原体科 | 0.0034 | 39 | 29日 | 1 |
| 不保密的 | 0.0031 | 23 | 38 | 0 |
Chao1丰富度指数、香农指数和辛普森多样性指数用来描述
分类基于CRC莫土语标记病例和控制。
Alpha-Shannon指数CRC病例和控制。
所有的结果都映射到9.9 9和10基因集。稀疏的组织之间的区别很重要,如图
β多样性表明案件之间有着显著的多样性和控制。主坐标分析(PCoA)基于未加权的UniFrac距离指标表明,有一个分离之间的粘膜细菌社区情况下和控制,这是证实了置换多元方差分析(PERMANOVA) PCoA在结直肠癌,如图
这是进一步观察到华润集团统计上显著高于11属控制相比,如表所示
在结直肠情况下重要的浓缩。
| 属,门,类,秩序、家庭 |
|
浓缩 |
|---|---|---|
| Atopobium,放线菌,Coriobacteriia Coriobacteriales Coriobacteriaceae | 0.00047 | 儿童权利公约 |
| 变形菌门,Beggiatoa Gammaproteobacteria、Thiotrichales Thiotrichaceae | 0.0002 | 儿童权利公约 |
| 洋葱,变形菌门、Betaproteobacteria Burkholderiales Burkholderiaceae | 0.00011 | 儿童权利公约 |
| Collinsella、放线菌、放线菌、Coriobacteriales Coriobacteriaceae | 0.00269 | 儿童权利公约 |
| 变形菌门,Comamonas Betaproteobacteria、Burkholderiales Comamonadaceae | 0.00665 | 儿童权利公约 |
| 厚壁菌门,Finegoldia梭状芽胞杆菌、梭菌的Peptoniphilaceae | 0.00726 | 儿童权利公约 |
| 梭菌属、厚壁菌门、梭状芽胞杆菌、梭菌的Peptoniphilaceae | 0.00751 | 儿童权利公约 |
| Bacillales Gemella、厚壁菌门、杆菌 | 0.00743 | 儿童权利公约 |
| 李斯特菌、厚壁菌门、杆菌、Bacillales Listeriaceae | 0.00657 | 儿童权利公约 |
| Methanobrevibacter Euryarchaeota,甲烷菌、Methanobacteriales Methanobacteriaceae | 7.63 |
儿童权利公约 |
| 消化链球菌属、厚壁菌门、梭状芽胞杆菌、梭菌的Peptostreptococcaceae | 0.00014 | 儿童权利公约 |
| 厚壁菌门,Peptoniphilus梭状芽胞杆菌,梭菌的 | 0.00023 | 儿童权利公约 |
| 消化链球菌属、厚壁菌门、梭状芽胞杆菌、梭菌的Peptostreptococcaceae | 0.00142 | 儿童权利公约 |
| Porphyromonas、拟杆菌、拟杆菌、细菌性的Porphyromonadaceae | 0.0066 | 儿童权利公约 |
| 月形单胞菌属,厚壁菌门、Negativicutes Selenomonadales Veillonellaceae | 0.00343 | 儿童权利公约 |
| Solobacterium,厚壁菌门、Erysipelotrichi Erysipelotrichales Erysipelotrichidae | 0.00904 | 儿童权利公约 |
| 厚壁菌门,Thermoanaerobacter梭状芽胞杆菌、Thermoanaerobacterales Thermoanaerobacteraceae | 0.00043 | 儿童权利公约 |
| Verrucomicrobiales、Verrucomicrobia Verrucomicrobiae、Verrucomicrobiales Verrucomicrobiacea | 1.68 |
儿童权利公约 |
| 鼠疫,变形菌门、Gammaproteobacteria Enterobacteriales Yersiniacea | 0.0095 | 儿童权利公约 |
主坐标分析(PCA)在大肠癌患者。
此外,subanalysis肠杆菌科透露说
控制与结直肠癌标记在莫土语。
致癌作用在结直肠癌(CRC)代表一个异构过程中不同的体分子的改变,可以影响饮食和环境和微生物暴露。最近的证据表明一个重要联系CRC的细菌和微生物群从而确认旧的关系,结直肠致癌作用观察过去。有多种研究表明,肠道的存在
在这项研究中,我们有意地选择宏基因组研究结肠洗而不是在粪便样本的证据来支持粘膜微生物群映射是深远的。粘膜微生物群保持密切与肠上皮细胞的交互的粪便中发现的微生物群,还有重要的主体差异性以及粪便和粘膜社区成分之间的差异已经证明了Eckburg et al。
受试者在这项研究中使用的标准肠效用可能认为改变粘膜相关的微生物群的多样性。然而,哈勒尔等人发现分类学分类并没有透露重大变化在门级,但只有在属水平。这项研究的作者得出结论,变化的程度凸显了需要考虑的重要性肠道准备的潜在影响力的影响实验研究[
我们的研究表明,CRC病例显著富集的11个属与对照组相比,如表所示
另一生物发现很明显呈现在我们的研究中
在动物实验中,无菌鼠喂食了凳子从个人与CRC发达的比例明显高于高档发育不良(
大多数的研究参与者被肥胖。肥胖与结肠癌和糖尿病。在这两种条件下微生物群的作用被描述(
遗传差异在CRC患者肠道菌群通过Goyal et al。
硬币的另一面是,知识的潜在作用的微生物群触发CRC可以建议一些保护性干预结肠癌致癌作用。为了解决这个问题,Hibberd et al。
最后,众所周知,CRC是最治愈的癌症之一,5年生存率约64% (
作者宣称没有利益冲突。
本研究项目是由阿卜杜勒阿齐兹国王科技城(没有。- 29 - 243)。