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微生物-器官轴| 多组学联袂开启甲状腺癌背后的奥秘之门

2024-04-09

在这个医学探索日新月异的时代,科研人员不断揭开隐藏在人体微观世界中的秘密,揭示其与各类疾病之间错综复杂的关联。甲状腺癌作为目前女性中第五大最常见的恶性肿瘤,其发病机制的复杂性、疾病进展的多样性以及治疗策略的选择,始终吸引着全球医学研究者的目光。接下来跟小派一起来探索肠道微生物、基因、代谢物与甲状腺癌之间的奥秘吧。

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01、甲状腺癌患者肠道微生物群和代谢物谱的改变

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题目:Alterations in the gut microbiota and metabolite profiles of thyroid carcinoma patients

期刊:International Journal of Cancer

背景:

甲状腺癌 (TC) 是目前女性中第五大最常见的恶性肿瘤。肿瘤的发展和进展不仅受特定病原体的影响,肠道菌群的组成及其代谢活动也扮演着重要角色,成为胃肠道和肠外肿瘤发病机制中不可忽视的环境因素。

脂质代谢产物是调节各种细胞功能的重要成分,肠道微生物群可以通过多种直接和间接的生物机制影响宿主脂质代谢。肠道微生物群的集体活动,特别是其代谢产物,对预防肿瘤的发展和易感性有着强烈的影响。然而,关于甲状腺癌患者肠道微生物群组成的信息有限。

组学技术:16S、非靶向代谢组

其他技术:超声检查、甲状腺功能临床参数、组织病理学

技术路线:

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结果:

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结论:

16S测序结果发现,TC中的微生物群组成与健康对照存在显著差异,有19个属显著富集,8个属显著减少,且部分属与脂蛋白A和载脂蛋白B等临床参数相关。此外,有6个不同的属能够区分TC患者与健康对照,PICRUSt分析显示有12条代谢通路存在显著差异。非靶代谢组发现72种显著变化的代谢物,富集分析结果显示TC应答的主要途径有癌症、细胞生长和死亡、脂质代谢、免疫系统等。综上所述,本研究全面展示了TC患者肠道微生物和代谢物的特征,并为肠道微生物改变与TC发病机制的相互作用机制提供了研究方向。


02、放射性碘治疗后甲状腺乳头状癌患者肠道菌群和代谢物的变化

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题目:Changes in Gut Microbiota and Metabolites in Papillary Thyroid Carcinoma Patients Following Radioactive Iodine Therapy

期刊:International Journal of General Medicine

背景:

分化型甲状腺癌约占所有甲状腺癌类型的90%,其生存状况通常较为理想,这主要得益于手术和适当放射性碘治疗的结合。放射性碘通过口服给药,在肠道内积累和吸收,因此可能影响肠道微生物群或代谢产物。迄今为止,关于甲状腺癌患者接受放射性碘治疗后肠道微生物群或代谢产物变化的研究报道很少。

组学技术:16S、非靶向代谢组

其他技术:甲状腺球蛋白含量检测、肿瘤表型

技术路线:

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结果:

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结论:

本研究首次调查了放射性碘治疗后肠道微生物群和代谢产物的早期变化。治疗后,大多数患者的大肠杆菌-志贺氏菌数量增加,2-hydroxyundec-7-enoylcarnitine水平显著降低,而5-dehydroavenasterol 、butylisopropylamine 和salsoline-1-carboxylate 水平升高。一些代谢产物和功能途径参与了苯丙氨酸代谢、亚油酸、α-亚麻酸和鞘脂代谢。本研究为探索放射性碘如何影响肠道微生物群和代谢产物,以及肠道功能如何响应放射性碘治疗进行调节提供了基础。


03、通过多组学分析揭示线粒体单碳通路在未分化甲状腺癌中的作用

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题目:Unraveling the role of the mitochondrial one-carbon pathway in undifferentiated thyroid cancer by multi-omics analyses

期刊:Nature Communications

背景:

甲状腺癌是最常见的内分泌系统恶性肿瘤,其发病率在过去几十年中迅速增加。甲状腺癌来源的滤泡性上皮细胞可分为分化良好的甲状腺癌(DTC)、低分化甲状腺癌(PDTC)、甲状腺未分化癌(ATC)。DTC 主要通过手术和/或放射性碘 (RAI) 治疗,通常预后良好。然而,诊断为 PDTC/ATC 的患者的平均寿命非常短。因此,晚期、分化和未分化甲状腺癌需要新的治疗方案。但甲状腺癌去分化的分子机制仍不清楚,需要进一步研究。

组学技术:代谢组学、转录组测序、单细胞RNA测序

其他技术:同位素标记实验、细胞转染、蛋白质印迹、流式细胞术、组织学、异种移植

技术路线:

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结果:

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结论:

本文通过多组学分析了线粒体一碳代谢对甲状腺肿瘤的影响。丝氨酸羟甲基转移酶-2 (SHMT2) 和亚甲基四氢叶酸脱氢酶 2 (MTHFD2)的高表达与甲状腺分化评分低和临床特征差有关。此外,单细胞数据集中观察到了具有高线粒体一碳通路活性的肿瘤细胞亚群。证实SHMT2 抑制会显著损害线粒体呼吸,并在体外和体内减少细胞增殖和肿瘤大小。总的来说,我们的研究结果强调了线粒体一碳通路在未分化甲状腺癌中的重要性,并表明SHMT2是一个有效的治疗靶点。


派森诺生物合作客户在微生物-肿瘤领域发表的部分文章

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派森诺生物作为国内早期涉足微生物多样性测序的高通量测序公司,在微生物-器官轴领域积累了丰富的项目经验。通过整合宏基因组学、微生物多样性组成谱测序、代谢组学、转录组学等多组学方法,我们建立了全面的实验平台和数据分析体系,提供从样本准备到文章发表的全方位服务。我们的多组学联合分析手段,如关联热图、网络图分析、Mantel检验和Procrustes分析等,能够深入挖掘微生物与器官轴之间的功能机制,为研究微生物-器官轴研究提供坚实的支持。