
在最近发表在《自然医学》上的一项研究中,一组研究人员在考虑与宿主遗传和细菌组的相互作用的同时,研究了早期肠道病毒群(特别是温带噬菌体分类群)与儿童哮喘发展之间的关系。
肠道内有许多病毒,噬菌体主要以细菌为目标。噬菌体,无论是毒性的还是温和的,都可以通过影响细菌定植和与粘膜免疫系统相互作用来影响宿主免疫。进一步的研究是必要的,以揭示肠道病毒、细菌和宿主免疫之间复杂的相互作用。这可能会导致哮喘和其他免疫介导疾病的新生物标志物和治疗策略。
根据《赫尔辛基宣言》,目前关于儿童哮喘的研究遵循严格的伦理标准。获得了家长的同意,并严格遵守研究完整性、患者安全和数据保护法规,包括良好临床实践(GCP)和通用数据保护法规(GDPR)。
该研究是丹麦COPSAC2010母婴队列的一部分,涉及700名从怀孕到5岁的儿童。根据综合标准仔细记录哮喘诊断,包括症状严重程度、持续时间和对治疗的反应。在这项研究中,任何5岁前的哮喘诊断都被考虑在内。
对647名一岁儿童的粪便样本进行了病毒分析。样品的收集、储存和处理遵循特定的规程,确保样品的保存直到分析。生物信息学处理包括病毒体提取、文库制备和测序的详细程序。对于细菌脱氧核糖核酸(DNA),使用特定的方法和工具,包括MoBio PowerSoil试剂盒和MiSeq viz MiSeq Sequencing System平台进行测序。
使用R进行统计分析,使用各种软件包进行数据处理和可视化。本研究采用双侧P值,显著性阈值设为P≤0.05,采用Benjamini-Hochberg校正进行多重检验。在控制潜在混杂因素和批量效应的同时,使用逻辑回归和其他统计方法调查哮喘与病毒的关联。
该研究还评估了病毒组和细菌组之间的相关性,采用了Spearman相关性和Procrustes分析。采用logistic回归和准泊松回归分析分析病毒对哮喘发展的影响。此外,还进行了中介分析,以检验间接细菌效应的显著性。
使用广义估计方程检查哮喘发展轨迹,这允许对哮喘持续时间进行纵向评估。该研究进一步调查了学龄前哮喘发病时间与病毒组和细菌组特征评分的关系。使用Kaplan-Meier曲线分析和log-rank检验对四组进行比较,以深入了解这些微生物群落对哮喘发展的影响。
通过线性回归分析考察了环境因素对病毒体特征评分的影响。最后,本研究通过关注toll样受体9 (TLR9)基因型及其与哮喘相关病毒的相互作用,深入探讨了遗传学方面的问题。采用Logistic回归分析探讨不同基因型对哮喘的影响,重点关注TLR9基因型rs187084。这一遗传方面对于理解遗传、肠道病毒和儿童哮喘发展之间复杂的相互作用至关重要。
评估了TLR9基因型和病毒组特征评分之间的相互作用,为遗传易感性如何影响儿童早期哮喘风险提供了有价值的见解。
本研究重点分析了647名1岁儿童的肠道病毒组,这些儿童从出生起就进行了深度表型分析,并对哮喘诊断进行了纵向评估。研究发现,特定的温带肠道噬菌体类群与哮喘的后期发展有关。值得注意的是,19个尾状病毒家族的联合丰度显著促成了这种关联。
研究表明,结合哮喘相关的细菌组和病毒组特征对哮喘风险的影响增加,表明独立的病毒组-哮喘关联。有趣的是,病毒相关的哮喘风险是由宿主TLR9 rs187084基因变异调节的,这表明噬菌体与宿主免疫系统之间存在直接的相互作用。这一发现为进一步研究噬菌体是否可以与细菌和宿主遗传学一起用作哮喘的临床前生物标志物开辟了新的途径。
该研究的一个关键发现是,到5岁时,有哮喘和没有哮喘的儿童中尾状病毒和微病毒的相对丰度存在差异。温带噬菌体的相对丰度与哮喘特别相关。对兄弟姐妹、出生体重、城市化程度和年龄等潜在混杂因素进行调整并没有改变这些结果。这种关联主要是由尾状病毒驱动的,而生活方式未知的噬菌体相对丰度的差异是由微病毒驱动的。
该研究还注意到儿童肠道病毒组的高度独特性,1306个病毒操作分类单位(vOTUs)样本的中位数丰富度为86%,样本的总体稀疏度为86%。然而,总体观察到的丰富度和均匀度与5岁前哮喘的发展无关。
有哮喘和无哮喘儿童之间的温带病毒组的组成差异最为显著,导致鉴定出19个温带病毒家族水平分支(vfc),这些分支与后来的哮喘共同相关。
本研究进一步探讨了哮喘病毒组与细菌组的独立性。尽管温带病毒组和细菌组在物种丰富度和组成上有一定的相关性,但结果表明,病毒组与学龄前哮喘的关联仅通过细菌介导了轻微的间接影响。这一发现得到了进一步的支持,即病毒组和细菌组的特征评分比单独使用任何一种都更好地反映了与哮喘的关系,表明了独立和加性的影响。
最后,该研究检查了早期生活暴露对哮喘病毒组的影响,以及肠道病毒组与学龄前哮喘宿主免疫系统之间的遗传联系。研究发现,由病毒组特征评分得出的哮喘风险似乎依赖于TLR9基因型。这表明噬菌体与宿主免疫系统之间存在直接的相互作用,促进了儿童早期哮喘的发展。
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