口腔菌群研究方向四：口腔菌群与生物标记物

近日美国卫生及公共服务部发布第15版致癌物报告，幽门螺杆菌慢性感染被列为明确致癌物。碳13呼气试验无创伤、无痛、无放射性，可安全快捷地为客户提供准确的幽门螺旋杆菌检测结果。微生物作为生物标记物具有巨大的潜在应用价值！

生物标志物（Biomarkers）是指可以标记系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功能变化以及可能发生变化的生化指标，可用于疾病诊断、判断疾病分期或者用来评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性等，具有非常广泛的用途。生物标志物可以对疾病风险、预后或治疗反应进行分类。

在之前的推文（一篇文章搞定口腔菌群！So easy！|微生物专题）中我们详细介绍过口腔中有超过800到1,000种不同的口腔细菌分类群，在不同年龄和健康状况下具有不同的丰度和组成模式。口腔丰富的细菌、古生菌、病毒、噬菌体和各种真核生物为人们研究生物标记物提供了一个巨大的宝库，但与此同时大量微生物多样性也对临床医生和微生物生态学家在寻找口腔健康和疾病的有效标志物中造成一定的困难。

图1：口腔微生物组的发育、成熟和口腔疾病标志物的出现

口腔菌群与生物标记物研究思路解析

我们精选2篇口腔菌群的文献，对其中的样本分组、研究方法、研究思路（从单组学到多组学）、入组与排除标准、以及研究发现进行了细致的解析，以帮助您更快地掌握口腔菌群与生物标记物研究的主流思路。

口腔菌群生物标志物

1.人类口腔菌群失调可作为一种非侵入性的结直肠癌标记物

肠道菌群在瘤发生中起重要作用，它可以通过炎症通路，微生物代谢产物，或癌细胞的能量平衡的干扰促进结直肠癌的发展。成年人平均每天产生大于1000毫升的唾液，几乎所有唾液最终都进入胃肠道。下消化道每天接种大约 10 ¹¹种来自口腔的细菌，可以在大约 45% 的受试个体的口腔和粪便微生物群中检测到这些细菌。

因此，口腔微生物群落可能会影响肠道微生物群落结构。进一步探索了这种潜在的口腔-肠道轴，以寻找新的CRC非侵入性生物标志物。

发表期刊：Theranostics

影响因子：11.554

发表时间：2020

样本数量：58例健康人，34例结直肠瘤，161例结直肠癌

样本类型：口腔黏膜（脸颊两侧刮蹭）

实验方法：16S rRNA基因测序

实验思路：

筛选标准：所有参与者近期未患过口腔疾病；近期未接受过抗生素或益生菌治疗；CRC组排除术前积极治疗或者遗传性/炎症性的CRC鉴定；CRA组排除有CRC既往史或者是诊断为家族性腺瘤息肉病。

实验结果：三组口腔微生物组成和多样性差异显着，现 CRC 组和 CRA 组的多样性高于健康对照组，CRA 组的口腔微生物群表现出最高的多样性。口腔微生物群的功能潜力分析表明，与健康对照组相比，CRA 组和 CRC 组的膜转运通路减少，这可能对抗肿瘤免疫反应产生潜在影响。细胞运动通路在 CRA 和 CRC 组中被发现过多，这可以促进肿瘤侵袭和迁移。

基于口腔微生物标志物构建了随机森林模型，该模型可以将结直肠肿瘤组与健康对照组区分开来，并在发现和验证队列中实现强大的分类潜力。

健康组、结直肠瘤、结直肠癌中口腔微生物组成

2.COVID-19对人类口腔、肠道菌群以及脂质的改变

COVID-19已成为全球大流行病，导致超过1亿人感染和超过200万人死亡。然而，作为诊断COVID-19的金标准，通过RT-PCR进行核酸检测一直受到质疑，因为假阴性率至少为 20%，这是由多种因素引起的，包括病毒滴度低、采样错误和实验错误。

许多研究已经证明了口腔和粪便微生物组作为特定疾病或病毒性疾病（包括肝细胞癌和类风湿性关节炎）的非侵入性诊断工具的概念。然而，尚不清楚口腔微生物标志物是否可以诊断COVID-19，

微生物组和脂质代谢对COVID-19患者中的特征和相关性尚不清楚。

发表期刊：Gut

影响因子：23.052

发表时间：2021

样本数量：392个舌苔样本、172个粪便样本和155个血清样本

样本类型：舌苔样本、粪便样本、血清样本

实验方法：16S rRNA基因测序、脂质代谢组

实验思路：

筛选标准：高血压、糖尿病、肥胖、代谢肠易激综合征(IBD)非酒精性脂肪肝疾病和肝硬化者排除；所有参加研究的人都有健康的口腔组织和牙龈(由专业的牙医鉴定)；服用抗生素/益生菌者排除。

实验结果：健康组与COVID-19 患者对比，口腔和粪便微生物多样性降低。COVID-19 患者的产丁酸细菌减少，产脂多糖细菌增加。在随机森林模型上通过五重交叉验证选出最优的8个口腔微生物标志物（7个粪便微生物标志物），构建基于最优微生物标志物的分类器，AUC达到98.06%（在粪便微生物组中99.74% ）。口腔微生物标志物实现了对来自华中和华东地区的 COVID-19 的跨区域验证。口腔和粪便微生物标志物成功将具有 IgG抗体阳性的疑似患者诊断为确诊患者，AUC 为 92.11%（粪便微生物组为 98.01%）。口腔微生物组、粪便微生物组和血清脂质分子之间的联系有助于确诊患者的恢复。

微生物组和脂质组之间的联系有助于新冠患者的恢复

除了上述的文章解读、调研之外，我们围绕实战中老师们高频关心的问题精心收集资料，融入项目经验，编写了《口腔菌群研究手册1.0》（口腔菌群研究宝典来啦！| 微生物专题）！为您的口腔菌群研究之路保驾护航！

参考文献

1. Gomez A, Nelson KE. The Oral Microbiome of Children: Development, Disease, and Implications Beyond Oral Health. Microb Ecol. 2017;73(2):492-503. doi:10.1007/s00248-016-0854-1

2. Zhang S, et al. Human oral microbiome dysbiosis as a novel non-invasive biomarker in detection of colorectal cancer. Theranostics. 2020 Sep 18;10(25):11595-11606.3. Ren Z, et al. Alterations in the human oral and gut microbiomes and lipidomics in COVID-19. Gut. 2021 Jul;70(7):1253-1265.

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