健康与疾病组差异菌群分析

       随着现代分子生物技术的蓬勃发展，已解决了不可培养微生物研究的难题，使得人们对微生物的研究进入了新的阶段。通过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化，可以对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析，研究获得人体微生物群落变化同疾病之间的关系；通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传染病病原微生物。

高通量测序技术的发展，使得研究者基于16S rDNA/18S rDNA/ITS基因，利用二代测序（Next Generation Sequencing，NGS）技术（454 GS FLX，Illimina HiSeq、MiSeq），获得庞大的数据信息，通过生物信息学手段，来分析样本中微生物的多样性，通过统计分析，对大量数据进行PCA和PCoA分析，得出发病前后样本间肠道微生物主要组成成分是否存在差异；并进一步通过RDA或CCA分析，找到与环境因子（疾病等）相关的微生物群落组成，从而达到预防疾病的发生的目的。

1 肠道微生物与大肠癌

Schloss等人通过分析90个人（30名健康人，30例癌前腺瘤性息肉和30例浸润性大肠癌）的粪便样本，发现三组人群之间肠道菌群组成存在差异。对每组肠道微生物的进行物种分析，并将物种信息与年龄、种族结合到一起进行评估（后两者是癌前腺瘤性息肉的临床危险因素），可以改进癌前腺瘤性息肉的预测分析。使用肠道微生物分析与年龄、种族、身体质量指数（BMI）的评估（后三者是浸入性大肠癌的临床危险因素），可提高浸入性大肠癌的预测。此外，对肠道微生物进行物种分析比粪便潜血试验能更好地从侵入性大肠癌中区分出癌前腺瘤性息肉个体。结合评估身体质量指数，粪便潜血试验和肠道微生物分析一起，可更好区分这两个疾病。

The Human Gut Microbiome as a Screening Tool for Colorectal Cancer. Cancer Prevention. 2014. Research.

研究区域：V4区
测序平台：illumina

2 肠道微生物与结直肠癌

Tingting Wang等采用454测序技术研究结直肠癌（CRC）患者与正常人群肠道微生物的菌落组成差异。并结合real-time PCR对相关基因进行分析，zei终确定丁酸盐产生菌的减少和一些致病微生物的增加使得CRC患者肠道微生物菌落的失衡。

Structural segregation of gut microbiota between colorectal cancer patients and healthy volunteers. 2012. The ISME Journal

研究对象： CRC患者46人，健康人群56人
研究区域：V3区
测序平台：Roche 454 GS FLX

主要结果：
（1）PCA主成分分析（图a）和PCoA主坐标分析（图b）显示CRC患者与正常人肠道微生物存在差异。蓝色圆圈代表正常人，红色圆圈代表CRC患者

（2）对CRC患者与正常人样本在98%相似水平上OTU的相对丰度进行RDA分析，找到健康人群与CRC疾病患者相关的微生物类群，进行分析与CRC疾病相关的主要微生物类群。有48个OTU可以作一个关键变量与CRC患者和正常人肠道微生物结构差异存在显著相关性。

（3）Heatmap分析：48个OTU的相对丰度作为健康人和CRC患者肠道微生物差异的主要变量，他们在样本中的分布情况见下图。图左侧黑色OTU代表在正常人中相对丰富，红色OTU代表在CRC患者中相对丰富，每个样本的颜色强度代表在所有样本中的相对比率。

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