肠道微生物组研究的元分析确定了疾病特异性和共同反应
从属关系
- PMID:29209090
- PMCID:PMC5716994
- DOI:10.1038 / s41467 - 017 - 01973 - 8
剪贴板中的项目
荟萃分析
肠道微生物组研究的元分析确定了疾病特异性和共同反应
Nat Commun．
．
免费PMC文章
摘要
数以百计的临床研究已经证明了人类微生物组和疾病之间的联系，但基本的问题仍然是我们如何概括这些知识。个别研究的结果可能不一致，由于缺乏标准的处理和分析方法，比较已发表的数据更加复杂。在这里，我们介绍MicrobiomeHD数据库，其中包括28项已发表的病例对照肠道微生物组研究，涵盖10种疾病。我们使用标准化方法对这些研究进行了跨疾病荟萃分析。我们发现了与疾病相关的微生物组变化的一致模式。一些疾病与50多个属相关，而大多数疾病仅显示10-15个属级的变化。一些疾病以潜在致病微生物的存在为特征，而另一些疾病则以健康相关细菌的耗尽为特征。此外，我们表明，与个别研究相关的大约一半属是对一种以上疾病有反应的细菌。因此，在病例对照研究中发现的许多关联可能不是疾病特异性的，而是对健康和疾病的非特异性、共同反应的一部分。
利益冲突声明
E.A.是OpenBiome的董事会成员，OpenBiome是一家非盈利粪便银行。E.A.是Finch Therapeutics的联合创始人之一，该公司旨在开发基于微生物群的治疗方法。其余作者声明没有相互竞争的经济利益。
数据
大多数疾病都表现出微生物组的改变，一致的疾病相关的变化在程度和方向上有所不同。一个左:这些分析中包含的每个研究的总样本量。关于每个数据集的其他信息可以在表1中找到。研究y-轴按疾病分组，并按样本量递减排序(从上到下)。右:属级随机森林分类器的ROC曲线下面积(AUC)。X-axis从0.5开始，随机分配标签的分类器的期望值，并且不显示小于0.5的auc。所有数据集的ROC曲线见补充图1。注意，young等人只有四个不同的对照患者被排除在随机森林分析之外。b左:属数问对于每个数据集< 0.05 (Kruskal-Wallis (KW)检验，Benjamini-Hochberg FDR校正)。如果一项研究没有显著的关联，就没有意义。右:微生物群转移的方向，即在患病患者中富集的总相关属的百分比。在最左边蓝线的数据集中，100%的相关(问< 0.05, FDR KW检验)属与健康相关(即患者相对于对照组减少)。在最右边红线的数据集中，100%的相关(问< 0.05, FDR KW检验)属与疾病相关(即患者相对对照组丰富)。补充图14和15所示问每项研究中每个属的值和影响
比较来自同一疾病的多项研究的结果，揭示了疾病相关微生物组改变的模式。显示日志的热图10（问(KW检验，Benjamini-Hochberg FDR校正)。行包括在每种疾病的至少一个数据集中具有显著性的所有属，列为数据集。问数值按效果的方向着色，其中红色表示疾病患者的平均丰度较高，蓝色表示对照组的平均丰度较高。不透明度范围为问= 0.05-1，其中问小于0.05的值是最不透明的问接近1的值为灰色。白色表示该属在该数据集中不存在。在每个热图中，行顺序从最与疾病相关的(上)到最与健康相关的(下)(即，按日志各行之和排序)10（问值)，根据效果的方向进行标记)。疾病相关微生物群的变化程度可以通过每个疾病热图中的行数来可视化;变化的方向性可以从每种疾病中红行与蓝行的比例中看出。属(行)标签见补充图2
大多数与疾病相关的微生物组关联与对疾病的非特异性微生物反应重叠。一个非特异性和疾病相关属。属以列表示，根据由属级NCBI id建立的PhyloT树进行系统发育排列(
http://phylot.biobyte.de )．非特异性属与至少两种不同疾病的健康(或疾病)有关(问< 0.05, KW检验，Benjamini-Hochberg FDR校正)。在至少两项对同一疾病的研究中，疾病特异性属在同一方向上具有显著意义(问< 0.05, FDR KW试验)。如图2所示，蓝色表示对照组的平均丰度较高，红色表示患者的平均丰度较高。黑色条形表示混合属，与两种疾病的健康相关，也与两种疾病的疾病相关。至少有三项研究显示疾病特异性属。门，从左到右:真古菌门(棕色)，Verrucomicrobia Subdivision 5(灰色)，Candidatus Saccharibacteria(灰色)，拟杆菌门(蓝色)，变形菌门(红色)，辅菌门(粉红色)，放线菌门(绿色)，厚壁菌门(紫色)，Verrucomicrobia(灰色)，Lentisphaerae(粉红色)，梭杆菌门(橙色)。属标见补充图3。b每项研究的属级关联与共享反应重叠的百分比(问< 0.05, FDR KW试验)。只显示至少有一个重要关联的数据集。c总体而言，在所有数据集中的所有患者中，非特异性属的丰度和普遍性。非特异性属上x-轴的定义如上所述
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