類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA，rheumatoid arthritis）是一種慢性疾病，主要以關(guān)節(jié)炎癥和疼痛為特征，最終可能會導(dǎo)致骨質(zhì)和軟骨侵蝕、關(guān)節(jié)畸形以及活動能力喪失，這種復(fù)雜的疾病影響著近130萬美國人。過去十年的快速研究進(jìn)展表明，腸道微生物組的失調(diào)或許是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的一個(gè)關(guān)鍵標(biāo)志；然而，腸道微生物組和RA疾病活動的臨床改善之間的關(guān)系目前研究人員還并不清楚。近日，一篇發(fā)表在國際雜志Genome Medicine上題為“Gut microbial determinants of clinically important improvement in patients with rheumatoid arthritis”的研究報(bào)告中，來自梅奧診所等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者是否會在病程中得到改善的一個(gè)重要指標(biāo)或許部分就存在于其機(jī)體腸道中。

圖片來源：https://genomemedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13073-021-00957-0

研究人員指出，預(yù)測患者未來RA的預(yù)后可能是通過對生存在其胃腸道中數(shù)萬億的細(xì)菌、病毒和真菌（統(tǒng)稱為腸道微生物組）進(jìn)行深入研究才能知道；本文研究結(jié)果表明，腸道微生物組和患者RA的預(yù)后之間或許存在密切關(guān)聯(lián)。這是迄今為止首個(gè)研究利用腸道微生物組數(shù)據(jù)來預(yù)測RA活動的臨床改善，而不依賴于對其病情的最初測定或此前的治療。

這項(xiàng)研究中，研究人員在兩次獨(dú)立的臨床隨訪過程中對來自32名RA患者的糞便樣本進(jìn)行了全面的精準(zhǔn)化基因組分析（稱之為鳥槍法宏基因組測序，shotgun metagenomic sequencing），他們調(diào)查了患者機(jī)體的腸道微生物組與臨床疾病活動中最小的有意義改變之間的關(guān)聯(lián)，研究者發(fā)現(xiàn)了腸道微生物組的多個(gè)特征或與其疾病未來預(yù)后有關(guān)聯(lián)。通過觀察患者機(jī)體基線腸道微生物組的圖譜，研究人員發(fā)現(xiàn)了最終疾病得到改善和未得到改善的患者之間的確存在明顯不同的微生物組特征。讓他們驚訝的是，依據(jù)最終的臨床結(jié)果，參與者機(jī)體的腸道微生物組不僅能以不同的生態(tài)狀態(tài)開始，還會以不同的方式生長和發(fā)展。

接下來，研究人員使用深度學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)（AI）預(yù)測了是否患者的疾病能夠得到臨床改善，總體而言，其預(yù)測性能的準(zhǔn)確率能達(dá)到90%，這就展示了一種概念驗(yàn)證，即腸道微生物組和人工智能技術(shù)的整合在理論上都能幫助預(yù)測RA的疾病進(jìn)程。隨著進(jìn)一步發(fā)展，諸如此類預(yù)后生物標(biāo)志物就能幫助識別那些通過既定療法實(shí)現(xiàn)疾病早期臨床改善的患者，從而就能使其免于承擔(dān)其它不太可能有效的療法的費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)。反之，這種工具還能發(fā)現(xiàn)那些疾病癥狀不太可能改善的患者，從而就能讓臨床研究人員更加密切地對其進(jìn)行監(jiān)測。

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者腸道微生物組樣本的主坐標(biāo)分析(PCoA)排序圖。

圖片來源：Gupta, V.K., et al. Genome Med 13, 149 (2021). doi：10.1186/s13073-021-00957-0

長期以來，科學(xué)家們一直懷疑腸道微生物組在RA以及多種其它炎性和自身免疫性疾病發(fā)病過程中扮演著重要角色，巨大的微生物群體能幫助消化食物，并能調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫系統(tǒng)功能，從而保護(hù)抵御致病菌的侵襲。研究者強(qiáng)調(diào)，每個(gè)人機(jī)體的微生物組都是獨(dú)特的，其由遺傳、飲食和環(huán)境影響的復(fù)雜因素組成，這些差異闡明了為何RA患者的癥狀差異很大，這反過來又會使得治療和預(yù)測患者的臨床治療結(jié)果如此困難。

本文研究突出了計(jì)算生物學(xué)家和臨床醫(yī)生在解決醫(yī)學(xué)復(fù)雜問題方面的重要合作關(guān)系，如今研究人員正在開發(fā)一套新型數(shù)據(jù)驅(qū)動工具，來幫助進(jìn)行RA的早期檢測、診斷、預(yù)后評測和治療，因此他們計(jì)劃探索更多方法來將本文研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為新型的生物標(biāo)志物和治療手段。綜上，研究者認(rèn)為，修飾腸道微生物組來增強(qiáng)RA患者的臨床預(yù)后或能作為一種治療RA的新型療法，這或許也會徹底改變臨床上護(hù)理患者的方式。（生物谷世聯(lián)博研Bioexcellence）

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