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实例演示

第三节
膀胱癌患者尿液微生物群分析示例

【适应证】

1.受试者依从性好,能配合检查和治疗。

2.膀胱癌组 病理检查确诊为膀胱尿路上皮癌,包括非肌层浸润组和肌层浸润组。

3.对照组 无明确泌尿系统疾病,无泌尿系疾病相关的症状体征。

【禁忌证】

1.近1个月内有泌尿道感染史或标准中段尿培养阳性或合并下尿路症状。

2.近1个月内有抗生素使用史。

3.合并严重的全身性疾患,如免疫缺陷等。

【所需器材清单】

1.部分实验材料

Z.N.A.ostool DNA提取试剂盒、Big Dye v3.1测序试剂盒、Iruseq DNA LT Sample PreP K建库试剂盒。

2.主要仪器

Thermo nanodrop 2000紫外微量分光光度计,Illumina Misey测序平台。

【团队要求】

1.具有一定的临床操作技术能力和临床经验、正确的无菌观念、良好的医患沟通能力等。

2.具有一定的实验技术水平。

3.具有一定的生物信息学挖掘能力。

【操作步骤】

操作步骤见图3-5。

图3-5 实例演示流程图

1.标本采集 留取受试者清洁中段尿液标本(晨尿)于灭菌采集管中(30~50ml),迅速置于4℃冰盒中保存,2小时内离心,后移弃上清液,留取沉淀保存于-80℃环境下,以备提取DNA。

2.DNA提取和质检 使用专用试剂盒进行总DNA提取。

3.文库构建和测序 包括DNA质检、定量PCR扩增、纯化PCR产物、去掉Buffer和二聚体、加接头和PCR法、纯化文库。

4.生物信息学分析 包括数据统计、序列拼接、物种分类和丰度分析、OTU统计、α多样性分析、β多样性分析、样品组间显著性差异分析、LEfSe分析、Metastats分析、PICRUSt分析。

5.患者尿液菌群丰富度明显增高;膀胱癌复发和进展风险越高,尿液菌群丰度越高,提示尿液菌群丰度可能与膀胱癌存在一定相关性(图3-6)。

图3-6 膀胱癌组和对照组尿液菌群相对丰度

条形图每种颜色代表一种细菌分类群,条形图的高度代表该分类群的相对丰度。A.门水平;B.纲水平;C.目水平;D.科水平。相对丰度<1%与未分类的细菌分类群归为“其他”

6.PCOA分析结果显示膀胱癌组标本明显区分于健康对照组,提示膀胱癌有明显不同于对照组的尿液菌群特征,同时膀胱癌组标本明显聚集,提示可能存在共同的菌群失调模式。

7.LEfSe分析结果显示膀胱癌组尿液中Acinetobacter、Sphingobacterium等丰度明显增高,Serratia、Proteus等丰度明显降低,而这些差异菌属可能成为膀胱癌的生物标志物和潜在治疗靶点。

8.非肌层浸润性膀胱癌中高进展风险组及高复发风险组标本中,草螺菌属、产卟啉杆菌属及拟杆菌属的丰度明显增高,提示这些差异菌属可能有助于膀胱癌预后的风险分层。

【要点解析】

高通量测序技术及细菌培养方式的发展打破了泌尿道无菌的观念,为膀胱癌等泌尿系统疾病的诊治提供了新思路:

1.性别、地区、年龄等多种被证实与膀胱癌密切联系的因素,可能是通过影响泌尿系统菌群构成,进而影响膀胱癌的发生、发展。

2.泌尿系统菌群完善了对泌尿道微环境的认知,除了尿路上皮细胞外基质,菌群及其代谢物也是微环境的重要组成成分。

3.相比取中段尿,导尿、耻骨上穿刺能够获取更清洁的尿液,得到更加真实的检测结果。

4.膀胱癌人群的泌尿道菌群丰度比健康人低,部分特异菌减少或富集,提示泌尿系菌群总体丰度改变、特异菌构成改变可能影响膀胱癌的发生、发展。这类特异菌可能成为预测膀胱癌预后的非侵入性生物标志物。

5.泌尿系统菌群能影响膀胱癌免疫治疗疗效,如直接作用导致BCG灭活。同时,肠道菌群对多瘤种的免疫检查点抑制剂疗效有着重要影响,泌尿道、肠道菌群同样可能影响膀胱癌的免疫检查点抑制剂疗效,是改善、预测免疫治疗疗效的新思路。

志谢:感谢高义胜博士参与资料搜集和编写工作。

(吴 芃) qCNqPXbBm8C+a8V3m9K2yIiWU8RKTqYc8MEpAuen3LYenjELxNyVWASJ4sGNIDa0

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