硬化性苔藓和高级别上皮内病变中的外阴微生物组

The vulvar microbiome in lichen sclerosus and high-grade intraepithelial lesions

作者信息Lisa Pagan, Bertine W Huisman, Michelle van der Wurff, Rosanne G C Naafs, Frank H J Schuren, Ingrid M J G Sanders, Wiep Klaas Smits, Romy D Zwittink, Jacobus Burggraaf, Robert Rissmann, Jurgen M J Piek, Jannie G E Henderickx, Mariëtte I E van Poelgeest
PMID38094635
发布时间2023-11-29
DOI10.3389/fmicb.2023.1264768

实验完整度

研究包含队列比较、宏基因组测序及生物物理测量,但样本量小,缺乏功能或机制验证,属于中等级别。

主要模型

外阴皮肤拭子样本(健康对照、LS、HSIL) 阴道拭子样本 肛门拭子样本

重点核对

疾病组与健康对照的样本量:LS (n=10), HSIL (n=5), 健康 (n=10) 取样部位:外阴(病变和非病变)、阴道、肛门 宏基因组测序平台:Illumina NovaSeq6000,目标深度3.3百万reads/样本 生物物理测量:经皮水分丢失(TEWL)和pH值 统计分析:LEfSe分析(LDA得分>4.0)

摘要

背景:外阴微生物组在(癌前)恶性外阴疾病发展中的作用鲜有研究。本探索性研究的目的是分析硬化性苔藓(LS)和外阴高级别鳞状上皮内病变(HSIL)患者与健康对照相比的外阴微生物组组成。方法:本研究纳入了外阴硬化性苔藓患者(n=10)、HSIL患者(n=5)和健康对照(n=10)。采集外阴、阴道和肛门区域的拭子,通过宏基因组鸟枪法测序进行微生物组表征。对病变和非病变部位均进行了检查。生物物理评估包括经皮水分丢失(用于评估外阴皮肤屏障功能)以及外阴和阴道pH值测量。结果:健康外阴皮肤类似阴道、肛门和皮肤样的微生物组组成,包括普雷沃菌属、乳杆菌属、加德纳菌属、葡萄球菌属、Cutibacterium和棒状杆菌属。健康对照与LS患者的外阴皮肤在多样性方面观察到显著差异。与健康外阴皮肤相比,LS和外阴HSIL患者的外阴微生物组组成分别以显著更高比例的乳头瘤病毒科(p=0.045)和α乳头瘤病毒属(p=0.002)为特征。相比之下,LS中普雷沃菌属(p=0.031)和拟杆菌目(p=0.038)显著减少,外阴HSIL中放线菌纲(p=0.040)减少。虽然细菌和病毒最丰富,但真菌和古菌类群很少观察到。外阴HSIL的经皮水分丢失高于健康外阴皮肤(p=0.043)。结论:本研究首次通过宏基因组鸟枪法测序检查LS和HSIL患者的外阴微生物组。患病外阴皮肤在微生物组的细菌和病毒组分方面呈现出与健康外阴皮肤不同的特征。关键发现包括LS和外阴HSIL中均存在乳头瘤病毒,尽管LS通常被认为是外阴发育不良的非HPV依赖性危险因素。这项探索性研究为外阴癌前病变的病因学提供了线索,并可能作为扩展疾病进展潜在驱动因素知识的跳板。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
硬化性苔藓和外阴高级别鳞状上皮内病变患者的外阴微生物组组成与健康对照有何不同?
核心机制
LS和外阴HSIL病变皮肤中乳头瘤病毒(尤其是α乳头瘤病毒)富集,而细菌类群(如普雷沃菌属、拟杆菌目、放线菌纲)减少,提示微生物组失调可能参与疾病进展,但具体机制尚不明确。
主要证据
宏基因组测序显示LS和外阴HSIL病变皮肤中乳头瘤病毒科和α乳头瘤病毒属显著增加,普雷沃菌属和拟杆菌目显著减少;外阴HSIL中放线菌纲减少,TEWL升高。
研究意义
该研究首次使用宏基因组测序描述LS和HSIL的外阴微生物组,为外阴癌前病变的病因学提供线索,并可能有助于识别疾病进展的驱动因素或生物标志物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

样本采集与患者纳入

收集健康对照、LS患者和HSIL患者的外阴、阴道和肛门拭子,以进行微生物组分析。

从10名健康志愿者、5名HSIL患者和10名LS患者采集外阴、阴道和肛门拭子,外阴采样部位取决于病变位置,同时采集非病变部位。

2

DNA提取与宏基因组测序

从拭子样本中提取DNA并进行宏基因组鸟枪法测序,以分析微生物组组成。

使用Quick-DNA Fecal/Soil Microbe Miniprep试剂盒提取DNA,包括阳性和阴性对照。文库制备使用Illumina DNA PCR-Free Prep试剂盒,在NovaSeq6000平台上测序,目标深度3.3百万reads/样本。

3

生物物理评估

评估外阴皮肤屏障功能和pH值,以关联微生物组变化。

使用AquaFlux AF200系统测量经皮水分丢失,使用电子pH探针测量外阴pH,使用pH试纸测量阴道pH。

4

生物信息学分析

处理测序数据并分析微生物组组成差异。

使用bowtie2去除宿主基因组,fastp进行质量修剪,MetaPhlAn分析微生物群落组成,LEfSe分析差异丰度,R包进行多样性和统计分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DNA/RNA Shield采集管含拭子Zymo Research--
Quick-DNA粪便/土壤微生物小提试剂盒Zymo ResearchD6010
ZymoBIOMICS微生物群落标准品Zymo ResearchD6300
Precellys 24均质器Bertin Technologies--
Qubit 4荧光计Invitrogen--
DNA PCR-Free文库制备试剂盒Illumina--
NovaSeq6000测序平台Illumina--
AquaFlux AF200系统Biox--
皮肤pH计PH905Courage and Khazaka--
pH试纸Macherey-Nagel--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
样本采集
外阴采样部位(病变和非病变)、阴道和肛门拭子采集方法、洗脱期、采样前限制条件
阅读提示:Methods - Microbiome characterization - Sample collection
DNA提取
试剂盒型号、均质器参数、离心条件、洗脱体积、DNA定量方法
阅读提示:Methods - Microbiome characterization - DNA extraction
宏基因组测序
文库制备试剂盒、测序平台、目标测序深度、质量控制标准(如DNA浓度)
阅读提示:Methods - Microbiome characterization - Metagenomic shotgun sequencing
生物物理评估
TEWL测量条件(温度、湿度、适应时间)、pH测量方法、读数次数
阅读提示:Methods - Biophysical assessments
生物信息学分析
宿主去除参考基因组、质量控制参数、MetaPhlAn版本、LEfSe分析参数(LDA得分)
阅读提示:Methods - Bioinformatic processing