2018-04-28
派森諾生物與上海第一婦嬰醫院合作，在《International Journal of Cancer》（影響因子6.513）上發表文章，揭示子宮頸陰道微生物群落和高危人乳頭瘤病毒感染之間的關聯。
研究背景
每年被診斷為宮頸癌的婦女數量與日俱增，宮頸癌是第三類常見癌癥，也是世界上導致婦女死亡的第四大癌癥。高危人乳頭瘤病毒感染和鱗狀上皮內病變（SILs）及宮頸癌有密切的關聯，而宮頸病變是宮頸癌的前體細胞。高危（hr）人乳頭瘤病毒（HPV）感染與鱗狀上皮細胞病變（SILs）和宮頸癌的臨床情況密切相關。前期研究表明在14種HPV分型中，HPV16，HPV52和HPV58被國際癌癥研究機構認為對于宮頸癌來說是高風險的，且這三種類型是常見的hrHPV類型，在患有HPV感染的上海婦女人群中占57.73%。
本文利用16S rRNA基因的高通量測序，對280名感染某種hrHPV（HPV16、52或者58）婦女的子宮頸陰道微生物細菌組成進行了研究，以便深了解子宮頸陰道微生物組成對導致SILs的hrHPV感染類型的影響。
研究方法
測序技術：Illumina MiSeq平臺
測序模式：16S rRNA V4-V5區
實驗設計：
研究結果
高通量測序數據
測序共獲得11,217,319條高質量序列，平均長度392 bp，每個樣本有40,205條reads，得到41,967個OTU。每個組（16SIL，52SIL和58SIL）平均注釋到879個類群。通過t檢驗，發現Nor組和SILs組在Chao1，ACE，Shannon和Simpson等α多樣性指數之間有顯著性差異，反應出hrHPV感染宮頸細胞的微生物多樣性要高于正常的宮頸細胞。
菌群分布與豐度
圖 子宮頸細菌群落分型分析
三組人群（16SIL，52SIL和58SIL）中，有6個門是優勢類群，Proteobacteria，Firmicutes，Actinobacteria，Bacteroidetes，Fusobacteria和Tenericutes在三組人群中的總體豐度分別達到96.9%，98.1%和97.6%。Proteobacteria和Firmicutes是大多數婦女樣本中的主要類群。
細菌群落分類
圖 不同分組中子宮頸細菌群落代表性簇組成圖
基于物種組成和相對豐度將子宮頸陰道菌群分為4大類群。Lactobacillus crispatus在I類占主要地位，Pseudomonas brenneri，P. putida，Atopobium vaginae，Burkholderia stagnalis，Rhodococcus erythropolis和Prevotella bivia是II類的主要成員，L. iners是III類中的優勢物種，B. Stagnalis是IV類中豐度高的物種。大多數的正常婦女樣本通常是以L. crispatus或L. iners為優勢物種。NMDS結果表明正常組和hrHPV攜帶組的群落結構類似，ANOSIM檢測同時證明SIL組間樣本顯著分離。
每個SIL組的微生物菌落分類
在三個SIL組中，4種細菌類群的占比是不同。16SIL組中Nor樣本中的主要類群是IV類，16LSIL和16HSIL是II類，兩種類群占比超過了70%。在52SIL組中，小組中豐度大的是III類。在58SIL組中，58LSIL主要類群是II類和III類，58HSIL主要是III類和IV類。
SIL組微生物類群差異分析
圖 不同SIL組間屬水平上LEFSe差異分析
圖2d中說明II類和III類是主要的組成部分，II簇是16SIL組中主要類別，III簇是52SIL和58SIL組的主要類別。LEfSe結果表明在屬水平，三個組間的物種組成有顯著性差異。16SIL組有25個顯著差異物種，52SIL組有8個，58SIL組有3個。并且在種水平，也發現組間有56個顯著差異物種。這些差異物種可以認為是潛在的biomarker。PLS-DA模型分析得到76個屬的VIP值大于1，這些物種被認為是影響群落組成顯著差異的關鍵物種。在種水平，有124個物種在16SIL，52SIL和58SIL組中是有顯著差異，其中有6個物種的VIP值大于2。
重要核心微生物
圖 SIL各子分組間韋恩圖
16SIL，52SIL和58SIL組中分別有259，259和255個屬。其中三組樣本共有251個屬，豐度物種是Lactobacillus，Burkholderia和Pseudomonas。16SIL組中特有的是Coleofasciculus和Oribacterium，52SIL組中特有的是Motilibacter和Kaistia，58SIL組中特有的是Paludibaculum和Litorilinea。在種水平的韋恩圖中，16SIL，52SIL和58SIL組中分別有433，426和425個種。三組樣本中共有416個物種，16SIL，52SIL和58SIL組特有物種數分別是5，2和3個。圖4水平分析看出LSIL和HSIL分組分別有264個和268個屬，分組共有屬各234個和229個。這些差異物種可以作為鑒別不同hrHPV類型感染引起的組織學等級變化的指示物種。
SIL組間微生物類群互作網絡及功能分析
圖 細菌群落與人疾病相關的功能預測
種水平間物種間共現分析顯示除了16HSIL-52HSIL和58LSIL-58HSIL之間，其他兩組之間的微生物類群之間有共同出現的關系。利用三個SIL組中的豐度位于前50位的屬構建關聯網絡，一半以上的屬表現出負相關，且25個屬中有9個屬至少有3個互作關系。
PICRUSt分析發現數據共注釋到KEGG level2水平上超過41個分類。癌癥相關基因在SIL組中的豐度要高于Nor組，且Nor組和16HSIL組，16LSIL組和16HSIL組之間差異顯著。同時發現SIL組中，16HSIL和52HSIL組間，52HSIL和58HSIL組間以及16SIL和52SIL組間有顯著性差異。說明細菌組成的變動可以引起基因功能的顯著改變，這可能會影響SILs的形成。
總結：
通過高通量測序，分析患有不同類型（16、52或者58）hrHPV引起的SILs婦女的子宮頸陰道微生物菌群組成，結果表明某些微生物和特定hrHPV類型的SILs相關，說明子宮頸陰道微生物的組成影響了不同hrHVP類型的感染。同時進一步解決了三個問題：建立群落組成和單一hrHPV類型感染之間的聯系；鑒定識別每種hrHPV類型中某個特定的微生物模式并描述關鍵的微生物物種；構建不同代表性微生物物種和感染不同hrHPV類型之間的關聯。
參考文獻：
Huang X, Li C, Li F, et al. Cervicovaginal microbiota composition correlates with the acquisition of high-risk human papillomavirus types.[J]. International Journal of Cancer, 2018.
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ijc.31342
