一份正经的宏基因组医学报告应该长这样 | 微生物专题

#乳腺癌与肠道菌群（绝经_VS_未绝经_VS_健康），本次解读文章中涉及的图表，我司新版宏基因组医学报告均已呈现，欢迎各位老师咨询

标题：Breast cancer in postmenopausal women is associated with an altered gut metagenome

杂志：Microbiome

影响因子：10.465 一区

样本类型及数目：133例粪便样本

测序技术：宏基因组

关键词：乳腺癌，肠道菌群

前言

越来越多的证据表明，肠道菌群在人类生长发育、疾病免疫等过程中扮演着重要角色，但是在乳腺癌发病相关过程中肠道微生物所起到作用尚不清楚，因此作者采用宏基因组测序的方法揭示了肠道菌群在乳腺癌相关过程中发挥的潜在调控作用。

样本准备

微生物研究首要的就是要确认研究对象和样本意义，尽可能全面的样本信息能够更有力的支持研究结果。从已报道的综述来看，人体肠道是微生物最丰富的部位之一，粪便样本经常用于肠道菌群的研究。由于不同的地区（饮食习惯）、气候等饮食会导致人群的肠道菌群分布并不一致，因此在收集样本的时候需要记录人群分布，本文中作者添加民族信息涵盖饮食、地区等信息简单将样本进行标记；在乳腺癌发病过程中，可能受到雌激素代谢等因素影响，因此作者在样本收集过程中，除了乳腺癌和对照（无乳腺癌）分组外，作者还将经期作为一个关键的分组指标进行后续探讨。具体样本数量及常规指标可以参考下列表。收集完粪便样本需保存与-80℃冰箱。

温馨提醒：为了尽可能减少可能对肠道微生物变化的因素，在样本收集条件中需要注意以下几种可能影响肠道菌群分布的治疗方法和饮食习惯：

采集前3个月服用抗生素，类固醇激素，中草药（包括口服，肌注或静脉注射），或如酸奶益生菌。乳腺癌患者收集粪便样本前未接受化疗，放疗或手术治疗。

主图梳理

•不同样本中肠道菌群的分类鉴定

 测序数据过滤质控，通过不同的方法能够获得微生物多样性信息。在该实验中，作者通过人类肠道数据库注释信息获得物种注释。首先通过堆叠图描述微生物多样性。

我们可以通过下图展示各分组中不同样本注释物种的相对丰度及信息，从下图右边的图例可以获得不同的物种（到种水平）在各个样本中的分布情况，进而可以获得具有样本特异性的优势物种，可在我们的结果文件中summary/4taxonomyresult/*/taxonomy_*_stacked_bar.png中找到对应文件结果。  

•不同组别中物种相对丰度分析

有了以上宏观的微生物在不同样本、分组中的物种分布情况，我们需要进一步确认哪些微生物可能参与乳腺癌发展过程。因此作者在差异富集分析中挑选了45个种水平的微生物（表2）通过热图进行可视化，我们能够清楚的观察到在绝经组中，38个种水平的微生物在病人样本中富集，7个物种在病人样本中的水平下调。

我们可以通过右侧的图例得知分组信息及各个微生物的丰度变化。上图可以在我们的结果summary/6DifferentialExpression/Group.AvsB/Group.AvsBdiff_heatmap.png中找到相应的文件结果。

•潜在的诊断指标找寻

除了一些基因表达、代谢物水平能够指征疾病外，微生物作为后起之秀，已报道了多种与疾病相关的微生物，具有潜在的诊断或治疗价值，因此也会作为一个微生物分析的专注点。

在这张主图中，重点呈现的是右边b和d的ROC分析结果图左边的ac图为该分析的支撑材料图。ROC曲线的横坐标为特异性，特异度越高假阳性率越低；纵坐标展示为灵敏度，代表真阳性率。因此挑选的biomarker的标准应具有高灵敏度，高特异性。简单来看，AUC数值越高说明该微生物作为biomark的意义也就越大。这一步只需老师确认挑选候选物种即可分析。         

•相关性分析

微生物不是孤立的，因此可能与生境中的一些环境因子或不同群落间存在协作或竞争的关系。本文中，作者基于临床指标分析与差异的45个物种之间关系。如果做疾病与微生物之间联系的老师，不妨参考一下文中罗列的指标。

在上图中，相关性系数绝对值越大表示的两者的关系越紧密，即在图中由颜色越深表示，红色为正相关，蓝色为负相关。已知的一些临床指标可用于指征疾病，因此在以上分析中能够挖掘出部分与指标相关联的差异变化的微生物，进一步拓宽微生物潜在可能。这一步只需提供样本对应的临床指标就能分析。             

•功能注释

由于宏基因组面对生境中所有的DNA，因此也就包含了序列信息可用于功能挖掘。在文章中，作者主要关注了两个方向的注释内容：（1）是以VFDB和PHI数据库为主致病微生物相关信息（2）是以KEGG为主的代谢通路注释情况。

功能注释的目的是为了完善、重复论证在前面确认获得的微生物与疾病之间的联系，比如丰度差异的微生物是否参与人类疾病过程、又是否参与了某些代谢途径可能与癌症相关。呈现的方式有很多种，可在我们的结果文件中summary/6DifferentialExpression/Group.AvsB/Group.AvsBKEGGenrichmentscatterplot.png找到相关分析内容。

结果分析及思路小结

拿到结果除了主图的梳理外，我们可以结合前人的结果讨论差异的菌群是否一致，以充分论证相同的过程不同的样本准备下一些微生物存在失调。在本研究中，作者由于分组信息，还能够分析乳腺癌过程中分辨出绝经前和绝经后才变化的差异微生物。根据宏基因组注释获得结果，我们可以关注样本意义下的通路信息，如与雌激素相关（雌二醇）相关的微生物、与细胞炎症丁酸相关的功能注释。这些结果可以在summaryreport/5FunctionalProfiling/* 找到相关功能注释，同时也可以在summary/6DifferentialExpression/Group.Avs_B/中获得差异微生物的功能富集分析结果。富集分析结果可以进一步说明，该通路的重要地位，例如本研究中的PTS系统、VB12于疾病之间的联系，通过文献支撑本研究的结果。

以上结果已在我们宏基因组-医学版报告中重点呈现，欢迎与我们联系。

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