IF = 36.13（Nat Med）
样本类型：粪便
检测平台：宏基因组测序、非靶向代谢组
背景知识
肠道生态环境的改变与人类健康与疾病显著相关。肠道代谢物，包括氨基酸和细菌代谢物（eg. 胆汁酸和短链脂肪酸）与肠癌状态有关。因此，通过宏基因组和代谢组分析可以为了解肠道环境的变化与 CRC 的发展提供方法。
结直肠癌根据结肠镜和组织学检测可以分为以下 9 个阶段：
健康对照：
① Nomal（结肠镜检查无明显发现）
② 少于 2 个 < 5 mm 的息肉
疾病：
③ MP：息肉状腺瘤（超过 3 个或 5 个 low-grade 发育不良的腺瘤）
④ stage 0 CRC：粘膜内癌（high-grade 发育不良的息肉状腺瘤）
⑤ stage I CRC
⑥ stage II CRC
⑦ stage III CRC
⑧ stage IV CRC
术后：
⑨ HS：normal with a history of colorectal surgery
研究内容
1. 宏基因组热图：拟杆菌 Bacteroides 明显富集，普氏菌属 Prevotella 含量低。Megamonas 巨单胞菌属在欧美人群的肠道微生物不常见，但能在中国人群中被发现，因此预测可能是亚洲人群的特征菌属。宏基因组数据中，人基因组占比在 CRC 的不同阶段都明显增加（P <0.005; 单侧 Mann-Whitney U test）。
宏基因组 PCA 图：人类肠道菌群的主要成分——拟杆菌与普氏菌是 PCA 分析中的两个主要的异变聚类。
代谢热图：丙酸盐和丁酸盐是大肠中的主要能源物质，含量较丰富。
代谢 PCA 图：propionate 二氢尿嘧啶和 butyrate 尿素也存在较大差异。
2. 宏基因组：不同 CRC 阶段 / 健康，变形菌门、拟杆菌门、梭杆菌门、厚壁菌门和放线菌门的变化趋势。作者发现两种物种高度显著的模式，一种是从早期到晚期都有所增加，一种是只在早期阶段增加，并鉴定到与 CRC 相关的新物种。根据已有报道发现，两个丁酸盐生产者 Lachnospira multipara 和 Eubacterium eligens 在 CRC 中含量降低，生成硫化物的细菌 Desulfovibrio vietnamensis、D.longreachensis 和 Bilophila wadsworthia 增加。
代谢组：不同 CRC 阶段 / 健康，取并集得到 65 个差异代谢物（P <0.005）。胆汁酸、短链脂肪酸、氨基酸和中心碳代谢物等与肠道菌群关系密切，是目前关注的焦点，关注这几类物质在不同阶段的含量变化。
相关性分析：DCA 在 MP 中显著升高，寻找 DCA 显著相关的菌属 -B. wadsworthia（Spearman 相关性分析）。由于 a . parvulum 在 MP 和 S0 中显著升高，并有报道称在炎症性肠病患者中与链球菌高共现关系，构成产生 H2S 细菌的网络中心，因此，作者展现了 A . parvulum 丰度与其他物种的相关性。构建 A. parvulum 属相关性网络（属丰度 > 10-4，相关性系数 > 0.4），热图（属丰度 > 10-5，相关性系数 > 0.5）。
3. KO gene（P<0.005）在氨基酸代谢通路中的作用，构建 KEGG 富集热图。
芳香族氨基酸代谢途径与硫化物生产途径与 CRC 的发生有关，因此作者主要关注这两类化合物，并绘制 Pathway 展示。
4. 寻找标志物：分别利用菌属、KO 基因、代谢数据、三组联合的数据建立随机森林模型和 LASSO 逻辑回归模型，比较发现联合数据分组效果，建立 ROC 曲线评估模型质量。
比较治疗前后，菌种的差异。
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