【派森諾項(xiàng)目文章】不同劑量短雙歧桿菌處理艱難梭菌的轉(zhuǎn)錄組研究
2020-08-19
發(fā)表期刊：Frontiers in Microbiology
文章題目：Transcriptome Analysis of the Clostridioides difficile Response to Different Doses of Bifidobacterium breve
派森諾生物與上海交通大學(xué)攜手合作，于2020年7月31日在Frontiers in Microbiology上發(fā)表了通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析艱難梭菌對(duì)不同劑量短雙歧桿菌處理反應(yīng)的研究成果。
艱難梭菌是一種革蘭氏陽(yáng)性專(zhuān)性厭氧菌，能產(chǎn)生孢子。艱難梭菌（Clostridioides difficile ATCC 9689，CD）引起的感染性腹瀉(CDI)占抗生素相關(guān)性腹瀉(AAD)的近25%，這種疾病給社會(huì)帶來(lái)了巨大的健康和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。益生菌廣泛用于預(yù)防CDI，但是目前，預(yù)防和治療CDI的益生菌用量尚不清楚。作者前期研究發(fā)現(xiàn)，短雙歧桿菌（Bifidobacterium breve YH68）對(duì)艱難梭菌具有顯著的抗菌活性。因此在本研究中，作者使用了幾種生理指標(biāo)并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析來(lái)探索CD細(xì)胞對(duì)不同劑量的YH68細(xì)胞或無(wú)細(xì)胞培養(yǎng)上清液（CFCS）的反應(yīng)變化。
實(shí)驗(yàn)處理：YH68菌液稀釋至103、105、107、109CFU/mL，分為4個(gè)劑量組，分別收集4劑量組的CFCS和cell，各劑量組編號(hào)示例如下：103CFU/mL組為3-YH68-CFCS和3-YH68-cell。
選擇5-YH68-CFCS(低劑量)和9-YH68-CFCS(高劑量)處理CD細(xì)胞，用這兩種劑量的YH68-CFCS處理的CD細(xì)胞分別更名為CDL和CDH;同時(shí)，未加YH68-CFCS處理的CD細(xì)胞作為對(duì)照(CDC)。幾個(gè)比較組有許多共有的差異基因，但CDC、CDL和CDH三組中高表達(dá)的基因各不相同（圖1）。
圖1：(A) venn圖展示不同比較組之間共有和特有差異基因數(shù)目；(B) 差異表達(dá)基因聚類(lèi)熱圖
對(duì)CDC vs CDL, CDC vs CDH兩個(gè)比較組差異表達(dá)的基因的GO富集分析，按照分子功能MF、生物過(guò)程BP 和細(xì)胞組分CC 進(jìn)行GO 分類(lèi)，挑選每個(gè)GO 分類(lèi)中挑選p-value最小即富集最顯著的前10個(gè)GO term條目進(jìn)行展示（圖2）。
進(jìn)一步進(jìn)行ClueGO分析，展示CDC vs CDL和CDC vs CDH在CC、MF和BP類(lèi)別中富集的前10個(gè)term的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系（圖3）。ClueGO分析結(jié)果與GO富集分析結(jié)果一致，反映了GO富集分析中不同GO term之間的關(guān)系。
圖3 ClueGO分析富集的前10個(gè)term
為了進(jìn)一步系統(tǒng)分析差異基因的功能，對(duì)CDC vs CDL和CDC vs CDH的差異基因進(jìn)行KEGG富集分析（圖4）。
對(duì)相同的RNA樣品進(jìn)行了RT-qPCR分析，以驗(yàn)證RNA-Seq數(shù)據(jù)（圖5）。RT-qPCR的結(jié)果通常與RNA-Seq的結(jié)果一致，表明RNA-Seq的結(jié)果是有效的。
圖5 選擇驗(yàn)證的艱難梭菌關(guān)鍵基因的RT-qPCR和RNA-Seq的數(shù)據(jù)比較
在這項(xiàng)研究中，用不同劑量的YH68-CFCS或YH68-cell處理C. difficile ATCC 9689 (CD)。一系列生理指標(biāo)表明，隨著YH68劑量的增加，CD在生理水平上被顯著抑制。轉(zhuǎn)錄分析表明，高劑量和低劑量的YH68-CFCS均可抑制CD細(xì)胞中與碳水化合物，氨基酸，能量代謝和膜運(yùn)輸相關(guān)的基因的表達(dá)。但是，兩種劑量之間存在一些差異，這反映了CD的致病途徑（群體感應(yīng)，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，鞭毛組裝，生物膜形成和耐藥性）活性的不同變化。這項(xiàng)研究提供了一些啟示，即在將益生菌及其代謝物用于CDI的臨床預(yù)防或治療之前，應(yīng)預(yù)先確定其精確劑量。精確劑量有可能減少和避免某些潛在的危險(xiǎn)因素，這些因素與實(shí)現(xiàn)最佳治療效果和最小副作用的目標(biāo)非常吻合。
本研究的測(cè)序和數(shù)據(jù)分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
Yang J and Yang H (2020). Transcriptome Analysis of the Clostridioides difficile Response to Different Doses of Bifidobacterium breve. Front in Microbiol. 11:1863. doi:10.3389/fmicb.2020.01863
