研究背景
炎症性肠病(IBD)为累及回肠、直肠、结肠的一种特发性肠道炎症性疾病。临床表现腹泻、腹痛,甚至可有血便。本病包括溃疡性结肠炎(UC)和克罗恩病(CD)。粘膜水平上宿主-微生物相互作用的破坏是IBD病理生理的关键。本研究对收集的肠道活检组织进行了转录组学(RNA-seq)和微生物(16S-rRNA-seq)分析,旨在全面研究IBD患者粘膜基因表达与微生物群之间的互作关系。作者结合了这两个组学数据,并通过将这些数据与广泛的临床特征相结合,对粘膜宿主-微生物相互作用进行了全面的研究。这种对粘膜宿主-微生物相互作用的全面研究可以拓宽我们对局部炎症反应的理解,并可能指导微生物组定向治疗。
研究思路
本研究对335名IBD患者(CD:181名;UC:154名)和16名非IBD患者,共收集了697份肠道活检,对相同的样本进行了批量RNA-Seq和16S rRNA-Seq。分析粘膜基因表达和肠道微生物差异,两组学联合分析揭示IBD患者宿主基因-微生物的相互作用。
图1 技术路线
研究结论
本研究揭示了大量的基因-微生物关联,涵盖了IBD背景下可能相关的广泛分子机制,包括免疫反应途径,细胞过程和各种代谢途径。如:研究发现相关炎症基因与双歧杆菌相互作用;拟杆菌与白细胞介素信号传导呈负相关,与编码MTs的金属应激反应转录因子呈正相关;参与胶原蛋白和ECM生物合成的关键基因与 Erysipelotrichaceae的丰度之间存在负相关等。该研究证明了IBD中存在特异性粘膜宿主-微生物相互作用,为宿主-微生物相互作用提供了令人信服的见解,可能指导微生物群导向的精准医学,并为微生物群靶向治疗作为改变IBD病程的策略提供了基本原理。
图2 IBD患者和对照组肠道组织中粘膜宿主基因的表达模式
图3 IBD患者和对照组粘膜附着微生物群的总体特征
图4 IBD背景下的黏膜宿主-微生物相互作用模块