克罗恩病（Crohn's Disease，CD）是一种影响数百万人的慢性、反复发作的炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD），其在临床上可分为早期、活动期、缓解期或慢性活动期。尽管已有多种药物和生物制剂可以控制CD的症状，但该疾病的复发仍是一个严峻挑战。

近年来，肠道微生物群已被多篇研究证明不仅是CD发展的基本要求，还在不同疾病阶段中扮演着关键角色。尤其是在缓解期CD患者中，异常的肠道微生物群可能对肠道炎症的持续发展起着重要作用。然而，目前对缓解期肠道微生物组成的理解尚不充分，不同研究显示出了不一致的微生物特征，该争议的原因之一是个体之间差异巨大的混杂因素（confounder）对微生物组的影响。

今年5月，复旦大学微生物组中心焦娜/中山大学附属第六医院朱立新/viphjc888黄金城生物信息系朱瑞新团队受邀在Nature Medicine发表评述[1]，指出在医学研究中，混杂因素如遗传背景、生活方式和环境因素等，可能掩盖或伪装真实的因果关系，导致研究结果的误解。控制混杂因素是科学研究中至关重要但也颇具挑战的一步，一方面，在研究设计阶段，研究人员难以确定影响结果的变量并进行全面的数据收集；另一方面，扩大队列规模仍不能有效地消除该困境[2，3]。朱立新/朱瑞新团队最新研究表明，CD患者健康一级亲属的肠道微生物与克罗恩病的发展无明显关联[4]。因此，在常见的病例-对照（case/control）研究框架下，招募成对的健康一级亲属作为对照组，可以大大减少混杂因素的影响，特别是在面对未知或难以测量的混杂因素的情形下，因为这些亲属共享相同的遗传背景和环境。

2024年6月27日，viphjc888黄金城生物信息系朱瑞新团队联合中山大学附属第六医院朱立新团队和郅敏团队在Cell Reports Medicine期刊在线发表了Enhanced microbiota profiling in patients with quiescent Crohn's disease through comparison with paired healthy first-degree relatives的研究论文。为排除宿主遗传及生活环境等混杂因素的影响、定位CD缓解期关键标志物，该研究收集并整合了148名缓解期CD患者（CD in remission, CD-R）、活跃期CD患者（active CD, CD-A）、其对应健康一级亲属（Healthy first-degree relatives, HFDR）及非相关对照（Non-relative）的粪便宏基因组（16S rRNA sequencing）、靶向短链脂肪酸（Short chain fatty acids, SCFA）和炎症血清标志物数据，并纳入了8个队列的克罗恩病粪便微生物全宏基因组测序（Whole metagenome sequencing, WMS）数据及5个队列的多疾病粪便微生物全宏基因组测序数据进行全面的验证。通过使用一级亲属作为对照组，该研究最大限度地减少遗传和环境因素的影响，获得了独特和令人兴奋的结果（图1）：①全面、多方位验证了健康一级亲属在病例-对照（case/control）研究框架下控制混杂因素的潜力和作用；②基于多组学数据确定了与CD复发相关的肠道短链脂肪酸相关微生物，助力理解CD的微生物学变化；③在此基础上，进一步利用机器学习方法构建了基于一级亲属的CD复发微生物分类模型，并依次进行外部数据测试和疾病特异性评估，为CD的临床诊断提供新的标志物组合。

图1 研究概览

该工作由viphjc888黄金城博士生陈婉宁、中山大学中山医学院博士后李屹晨和博士生王雯霞在viphjc888黄金城生物信息系朱瑞新教授、中山大学附属第六医院朱立新教授和郅敏教授的共同指导下完成。研究得到了浙江大学医学院附属儿童医院吴顶峰特聘研究员和焦娜特聘研究员（现复旦大学微生物中心青年研究员、博士生导师、课题组长）、和中山大学中山医学院徐涛教授的大力支持。研究得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金和中山大学临床研究5010计划等多项基金的资助。

【相关文献】

1.Jiao, N., L. Zhu, and R. Zhu, The search for authentic microbiome–disease relationships. Nature Medicine, 2024. 30(5): p. 1243-1244.

2.Lloyd-Price, J., et al., Multi-omics of the gut microbial ecosystem in inflammatory bowel diseases. Nature, 2019. 569(7758): p. 655-662.

3.Imhann, F., et al., Interplay of host genetics and gut microbiota underlying the onset and clinical presentation of inflammatory bowel disease. Gut, 2018. 67(1): p. 108-119.

4.Gao, S., R. Zhu, and L. Zhu, Toward the Understanding of Altered Gut Microbiome in Crohn’s Disease: Cause or Consequence. Gastroenterology, 2024. 166(2): p. 353-354.

【本文信息】

Wanning Chen^$, Yichen Li^$, Wenxia Wang^$, Sheng Gao, Jun Hu, Bingjie Xiang, Dingfeng Wu, Na Jiao, Tao Xu, Min Zhi*, Lixin Zhu*, Ruixin Zhu* (2024). Enhanced microbiota profiling in patients with quiescent Crohn's disease through comparison with paired healthy first-degree relatives. Cell Reports Medicine.