近年来，儿科克罗恩病(CD)的发病率显著上升，给儿童的生长发育带来了诸多挑战。该疾病不仅影响儿童的生长，还可能导致青春期发育延迟和心理问题。然而，儿科CD的诊断往往因症状不典型而延迟，增加了治疗难度。肠道微生物组与儿科CD的关联已受到广泛关注，但多维度微生物特征及其在区分儿科CD中的能力尚待深入探索。

        2025年4月，European Journal of Crohn’s & Colitis杂志发表了一篇题为“Multimodal Metagenomic Analysis Reveals Microbial InDels as Superior Biomarkers for Pediatric Crohn’s Disease”的文章，为这一领域提供了新的见解。该研究通过多模态宏基因组分析，揭示了微生物插入/缺失(InDels)作为儿科CD的优越生物标志物，为非侵入性诊断工具和靶向治疗的发展提供了有力支持。

        研究方法

        本研究是一项多中心、多队列的宏基因组学研究，旨在通过多维度分析揭示儿科CD的微生物特征，并开发一种稳健的分类模型。研究共纳入了1175份粪便宏基因组测序样本，主要来自三个儿科CD患者队列。研究者重新分析了这些样本的原始测序数据，以获得儿科CD的多维度微生物变化，包括分类学特征、功能特征和多种遗传变异。具体方法包括使用KneadData进行质量控制，Kraken2进行微生物分类注释，以及使用随机森林算法构建分类模型。研究还通过比较多种机器学习算法，最终选择了随机森林算法进行下游分析。

        研究结果

        微生物多样性降低与独特微生物特征

        研究发现，儿科CD样本表现出显著降低的微生物多样性，具体体现在Shannon指数、Simpson指数、Chao1指数和ACE指数上(图1)。与成人CD相比，儿科CD的微生物群落更为简化，且在两个队列中均观察到显著差异(P<0.001)。此外，儿科CD的真菌含量也表现出显著的变异性。这些结果表明，儿科CD患者的肠道微生物组在多样性和复杂性上均显著低于健康儿童，且与成人CD存在明显差异。这一发现为理解儿科CD的发病机制提供了新的视角，强调了儿童和成人CD在微生物特征上的差异，提示需要针对儿科CD进行专门的研究和治疗策略。

图1 肠道微生物多样性

        税收学特征的显著差异

        通过MMUPHin分析，研究识别了45个与儿科CD相关的微生物分类学特征，其中大多数表现出一致的丰度变化趋势(图2)。例如，Bacteroides fragilis和Enterocloster bolteae等6个物种在儿科CD中显著增加，而Prevotella copri和Alistipes finegoldii等39个物种则显著减少。此外，唯一被识别的真菌物种Ceratocystis platani在儿科CD中也表现出减少的趋势。这些结果揭示了儿科CD患者肠道微生物组在物种水平上的独特变化，为开发基于微生物分类学的诊断工具提供了潜在的生物标志物。

图2 肠道微生物群的分类学变化

        功能特征的显著变化

        在功能层面，研究发现儿科CD与对照组之间在KEGG正交基因(KO)基因和通路水平上存在显著差异。具体而言，共识别了1357个差异基因，其中471个上调，886个下调。例如，tolR(生物大分子运输蛋白)和sulA(细胞分裂抑制因子)显著增加，而wcaF(假定的胶质酸生物合成乙酰转移酶)和bioG(pimeloyl-[酰基载体蛋白]甲酯酯酶)则显著减少。在通路水平上，共识别了44个差异通路，其中18个上调，18个下调(图3)。这些结果表明，儿科CD患者的肠道微生物组在功能上发生了显著变化，涉及炎症和代谢过程，为理解疾病的病理生理机制提供了新的线索。

图3 肠道微生物组的功能改变

        遗传变异的广泛存在

        研究进一步探讨了儿科CD中微生物遗传变异的情况，包括结构变异(SVs)、插入/缺失(InDels)和单核苷酸变异(SNVs)。共检测到6076个SVs，其中315个为差异SVs。此外，还识别了1256个差异InDels和3567个差异SNVs(图4)。值得注意的是，许多差异变异发生在非基因区域，且部分物种在丰度上并无显著差异。这些结果表明，微生物遗传变异在儿科CD中广泛存在，且可能通过影响微生物功能和表型来影响疾病的发生和发展。

图4 肠道微生物群的遗传变异改变

        诊断模型的构建与验证

        基于上述多维度微生物特征，研究构建了多种诊断模型。其中，基于InDels的模型表现最佳，实现了0.982的AUC值。该模型的稳健性和疾病特异性在独立的CD队列(AUC=0.996)和五个其他与微生物组相关的儿科队列中得到了进一步验证(图5)。此外，结合所有五种维度特征的综合模型也表现出较高的诊断性能(AUC=0.986)。这些结果表明，基于微生物遗传变异的诊断模型具有较高的诊断准确性和特异性，为开发非侵入性诊断工具提供了有力支持。

图5 基于微生物多维生物标志物的诊断模型

        疾病特异性的评估

        为了评估诊断模型的疾病特异性，研究将其他儿科微生物组相关疾病(如溃疡性结肠炎、自闭症谱系障碍、乳糜泻、非酒精性脂肪肝病和肥胖)的患者样本加入验证数据集。结果显示，InDels模型在加入其他疾病患者样本后，AUC值仅略有变化，表明该模型具有较高的疾病特异性(图5)。这一发现进一步证实了基于InDels的诊断模型在区分儿科CD与其他疾病方面的潜力，为临床诊断提供了新的工具。

        总结

        本研究通过多维度的宏基因组分析，全面揭示了儿科克罗恩病(CD)的肠道微生物特征，并成功开发出基于微生物插入/缺失(InDels)的诊断模型。相较于以往主要聚焦于分类学或单一功能层面的研究，本研究不仅涵盖了分类学、功能基因，还深入探讨了微生物遗传变异(如InDels和SNVs)，尤其是非基因区域的变异，为理解儿科CD的发病机制提供了更全面的视角。此外，本研究基于大规模队列数据和标准化分析流程，确保了结果的稳健性和可重复性。更重要的是，InDels作为生物标志物在诊断模型中表现出色，不仅具有高灵敏度和特异度，还在独立队列中验证了其疾病特异性，为儿科CD的早期诊断和个性化治疗提供了有力支持，有望改善患者的临床应答和预后。

        参考文献

        SHEN M, GAO S, ZHU R, et al. Multimodal metagenomic analysis reveals microbial InDels as superior biomarkers for pediatric Crohn's disease[J]. J Crohns Colitis, 2025;19(4):jjaf039. DOI: 10.1093/ecco-jcc/jjaf039.

        “金宝搏网站登录技巧 ”发布医学领域研究成果和解读，供专业人员科研参考，不作为诊疗标准，使用需根据具体情况评估。