定植于肠道中的微生物群体对宿主的健康起着重要的作用。不同的健康个体的肠道中含有独特的微生物组成。肠道微生物的复杂性和可塑性对于宿主的免疫防御带来巨大的挑战。特定种属的微生物对于肠粘膜的耐受性起着重要的作用，其中拟杆菌属、梭菌属和柔嫩梭菌属可以引起T调节细胞的增殖，并且刺激抗炎因子的产生。目前，研究能够促进体内稳态、促进炎性反应，慢性炎性疾病（炎症性肠病）的微生物种属仍然是一个巨大的挑战。
依普利姆玛作为一种用癌症免疫治疗的单克隆抗体，广泛地应用于黑色素瘤的治疗。依普利姆玛可以抑制CTLA-4信号通路，抑制负调节T细胞进而提高抗肿瘤反应。但是在使用16周后，大概有1/3的病人会出现肠粘膜免疫失调。使用依普利姆玛而导致地高发生率的肠炎疾病为研究肠道微生物与发生肠道炎症疾病之间的关系提供了机会。因此本文作者通过宏基因组测序技术来分析使用依普利姆玛诱导的肠炎病人以及没有诱导肠炎病人的肠道微生物的多样性以及功能多样性的差异，以寻找与抗肠炎相关的标记。
研究方法样本：来自纪念MemorialSloan-Kettering癌症研究中心的34名患黑色素瘤并且接受依普利姆玛治疗的病人。这些病人没有肠炎以及肠切除病史。病人在实验前2个月中没有接受抗生素治疗。
分组：没有患肠炎组（C-F组），n=24
患肠炎组（PtC组），n=10
测序平台：
16SrDNA测序：illuminaMiSeq（V4-V5），样本数量：C-F组n=24；PtC组n=10
宏基因组测序：illuminaMiSeq，样本数量：C-F组n=12；PtC组n=10
实验结果1、C-F组和PtC组之间的微生物群落结构比较
C-F组和PtC组在厚壁菌门中含有许多相同的微生物种类。而C-F组在拟杆菌科中含有较大比例的微生物种类(Fig.1a)。OTU聚类heatmap图显示，在PtC组中，拟杆菌门的微生物种类的相对丰度要比C-F组少（Fig.1b）。
Fig.1
2、拟杆菌门中的一些种属与抗肠炎有关
拟杆菌门中的一些类群在C-F组中普遍存在（Fig.2a）。划分到拟杆菌门中的OTU的相对丰度和OTU的数量在C-F组中明显高于PtC组（Mann–Whitneytest,P0.05;Fig.2b,c）。拟杆菌门中的拟杆菌科，理研菌科和Barnesiellaceae科的微生物类群的相对丰度在C-F组要显著的高于PtC组(Mann–Whitneytest,P0.01,P0.05andP0.05,respectively;Fig.2d–f)，表明这些微生物与抵抗肠炎的发生有关。
Fig.2
3、特定的微生物功能模块可以抵抗肠炎的发生
通过将宏基因组测序数据比对至KEGG数据库发现，C-F组和PtC组中的微生物的功能大致相似（Fig.3a）。通过对个微生物功能模块进行LefSe分析发现，spermidine/putrescinepolyaminetransportsystem和3个涉及到Bvitamins(riboflavin(B2),pantothenate(B5)andthiamine(B1))合成相关的模块在C-F组中较为丰富(Fig.3b)。按照肠炎状态对样本进行分层，作者使用Spearman分析发现，多胺转运系统和维生素B1的模块与肠炎抵抗相关(Fig.3c)。前面分析得到的KEGG通路也显著的富集到C-F组中(Mann–Whitneytest,P0.05forallmodules;Fig.3d)。
Fig.3
4、选择细菌模块可以识别结肠炎患者
通过使用递归分区机器学习算法依据个模块，最终生成分级树。通过使用多胺转运系统模块的相对丰度可以将所有样本分为C-F组和PtC组。PtC组中，有7/10个样本被鉴定出来，检测敏感性为70%（敏感性指其在诊断疾病的时候不漏诊（假阳性）的机会有多大），检测特异性为%（特异性为指该指标在诊断某疾病时，不误诊（假阴性）的机会有多大（小），Fig.4a）。留一法交叉验证分析法成功的预测了C-F组中的10/12个病人，PtC组中的7/10个病人(Fig.4b)。这个模型的敏感性为70%，特异性为83%。作者选取与抗肠炎相关的4个模块进行Spearman和LefSe分析发现，这些模块整合后的结果比单一模块的结果要好(Fig.4c)。整体看来，4个模块的分析能够得到好的准确性，这个结果在ROC曲线中也得到证明(Fig.4d)。因此，分析模型显示，细菌的代谢通路能够对抗黑色素瘤患者使用依普利姆玛而诱导的肠炎。
Fig.4
总结拟杆菌门的微生物类群有助于使用依普利姆玛的黑色素瘤病人抵抗肠炎。同时，与多胺转运以及维生素B合成相关的代谢通路的缺乏会增加患肠炎的风险。最后作者认为这些标记可以用来干预癌症免疫疗法所诱导的炎性综合征。
思路优点
作者先使用16SrDNA扩增子对多样本进行物种组成进行研究，结果显示两组之间在物种组成上存在着差异。为了进一步研究与抗肠炎相关的微生物的功能，作者从16SrDNA扩增子测序的样本中，随机选择了少数样本进行宏基因组测序，最终分析得到了与抗肠炎相关的代谢通路。16SrDNA扩增子测序+宏基因组测序不但使是文章的研究变得更加深入，而且也提高的文章的质量。
原文出处：DubinK,CallahanMK,RenB,etal.Intestinalmicrobiomeanalysesidentifymelanomapatientsatriskforcheckpoint-blockade-inducedcolitis[J].Nature白癜风费用白癜风治疗最好的药
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