医学肠道微生物大样本研究该如何做? 这篇Nature子刊给你“打个样” | CNGBdb支撑发表科研成果解读

2021-06-29 570CNGBdb

2020年3月,深圳华大生命科学研究院与西安交通大学第一附属医院合作在《自然通讯》(Nature Communications)上发表“菌-脑轴”研究成果,揭示精神分裂新发患者肠道菌群特征,为在队列及动物模型中的进一步研究提供新线索。

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此项研究的宏基因组测序数据已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号为:CNP0000119

研究背景

精神分裂症是一种最为严重的精神疾病,普通人群患病率约1%,复发率和致残率高,不仅严重损害患者健康,也给整个社会带来巨大医疗和经济负担。遗传变异和环境因素共同作用可能是导致该疾病发生的重要病因。其中,肠道微生物与精神疾病的关系近年来受到国内外学者关注。

研究内容

本次研究首次对未用药的精神分裂症患者进行宏基因组鸟枪法测序技术,分析了90例精神分裂症患者和81例健康对照的粪便微生物,鉴定出83种与该疾病相关的菌种。并采用随机森林模型发现其中26种菌种可有效区分两组人群,其ROC曲线下面积可达0.896;以上结果在另一45例精神分裂症患者和45例健康对照的队列里得到验证。这提示肠道菌群有望作为精神分裂症诊断的生物标记物。肠脑功能模块 (GBMs) 注释结果表明精神分裂症相关菌种的神经活性潜力包括短链脂肪酸合成、色氨酸代谢和多种神经递质合成或代谢(谷氨酸,GABA,NO等)。

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研究人员根据以上宏基因组关联分析结果,发现前庭链球菌(Streptococcus vestibularis)作精神分裂症富集菌中的一种,不仅参与谷氨酸合成,GABA代谢,而且与精神分裂症简明认知测试评分 (BACS) 呈显著负相关关系。与移植生理盐水及对照菌(嗜热链球菌)相比,接受前庭链球菌移植的小鼠出现精神运动兴奋性增加和社交障碍,并伴有外周组织多巴胺和GABA降低,5-HT升高等神经递质改变,及肠组织多种炎症相关基因表达上调。

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研究意义

这是继2019年8月该研究团队首次在小鼠模型上揭示精神分裂症患者肠道微生物可调节小鼠色氨酸-犬尿氨酸代谢通路,并诱导小鼠出现精神分裂症相关行为后又一成果。

本研究充分展示了宏基因组鸟枪法测序和关联分析方法在微生物-脑轴领域研究的重要性。同时该研究团队将继续围绕精神疾病与人体共生微生物的关系进行更加深入的研究,为“百万微生态”计划提供数据基础。

参考文献
Zhu, F., Ju, Y., Wang, W. et al. Metagenome-wide association of gut microbiome features for schizophrenia. Nat Commun 11, 1612 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15457-9
信息来源:“BGI华大”公众号。
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