慢性腸道疾病的診斷方法主要包括內鏡檢查及影像學檢查，如計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）和超聲等。內鏡檢查被視為診斷的金標準，但由于其具有侵入性、需要腸道準備以及存在并發癥風險等因素，公眾接受度較低。影像學檢查雖可作為無創的診斷手段，其在發現早期腸黏膜病變方面的能力有限，因此存在較高的漏診率，通常僅作為輔助診斷工具使用。
那么是否能夠使用無創的手段，更加精準地診斷腸道疾病呢？
近日，來自香港中文大學（簡稱“港中大”）的研發團隊歷時四年的最新研究成果發表于《自然—醫學》。他們對近6000個來自不同種族、地域的糞便樣本中的腸道微生物群進行宏基因組學分析，鎖定一系列獨特的腸道菌種，并發明了全球首套非入侵性炎癥性腸病診斷工具，能夠分辨出腸易激綜合癥和炎癥性腸病。
“在這項研究中，我們突破了傳統診斷思路的局限，通過采集簡單易得的糞便樣本進行非侵入性檢測，實現了對疾病的快速初步診斷，從而有效減輕了患者的身心負擔和經濟壓力。此外，鑒于該檢測工具在疾病早期階段已展現出高敏感性和特異性，能夠促進更廣泛的早期篩查和及時干預，進而改善患者的預后。”論文通訊作者、港中大醫學院裘槎醫學科學教授、香港微生物菌群創新中心總監黃秀娟表示。
利用糞便樣本識別腸道疾病
炎癥性腸病是一種慢性、非特異性腸道炎癥性疾病，主要包括潰瘍性結腸炎和克羅恩病（克隆氏癥）兩種類型。炎癥性腸病具有不可治愈、終身復發性及可致殘性等特點，因此被稱為“不死的癌癥”。患者在疾病早期會出現持續腹瀉、腹痛、發熱和便血等非特異性癥狀，因此常被視為普通腸道疾病而被忽視。
近年來，炎癥性腸病在全球范圍內的發病率呈現上升趨勢。在中國，隨著居民生活方式和飲食習慣的改變，炎癥性腸病的發病率也在顯著上升。有數據顯示，預計到2025年，我國炎癥性腸病患者將達到150萬人。
“當前，常用的炎癥性腸病診斷方式包括大腸鏡檢查、電腦斷層掃描或磁共振掃描進行組織學檢查。由于沒有可靠的血液或大便測試，導致大腸鏡檢查的需求大增，而漫長的輪候時間可能導致診治延誤。因此，開發一種非入侵性、穩定和精準的方法以輔助炎癥性腸病診斷十分重要。”港中大醫學院卓敏內科及藥物治療學講座教授、香港微生物菌群創新中心聯合總監陳家亮表示。
2020年起，研究團隊開始探索一種更為安全、便捷和準確的診斷方法，以實現對腸道疾病的早期診斷和治療，大限度延緩疾病進展，以滿足患者和臨床醫生的需求。
黃秀娟（左一）研究團隊以及炎癥性腸病患者（左三）港中大供圖
在該研究中，黃秀娟帶領的港中大醫學院研究團隊收集了來自11個國家不同種族和地區的炎癥性腸病患者和非炎癥性腸病患者的5979個糞便樣本數據。他們通過對樣本中的腸道微生物群進行宏基因組學分析，識別出與炎癥性腸病相關的腸道微生物變化，并鎖定10種與潰瘍性結腸炎，以及9種與克隆氏癥相關的菌種作為診斷腸道炎癥的微生物標志物。
“我們發現炎癥性腸病患者的腸道中出現較多會產生毒素的細菌基因，例如黏附侵襲性大腸桿菌及奇異變型桿菌，同時也缺少多種具抗炎功能的菌種。”論文第一作者、港中大醫學院博士后鄭佳瑩介紹。
論文共同通訊作者、港中大醫學院助理教授張靖婉介紹，研究團隊以兩組微生物標志物為基礎，利用機器學習開發了一套炎癥性腸病檢測模型，其在識別潰瘍性結腸炎和克隆氏癥方面均表現非常出色，ROC曲線下面積高達0.94左右。
探索無創診斷新思路
“不同種族和地域的人群的腸道菌群組成存在顯著差異，僅在一個或少數特定人群中開展研究，缺乏跨人群的驗證，會導致研究結果缺乏全球適用性，無法實現臨床試驗和大規模應用。這是我們從最初便考慮從全球各個地區收集樣本數據的主要原因。”
然而，想要收集來自不同種族和地域的宏基因組數據并非易事，黃秀娟表示，為保證納入的數據兼顧多樣性及地區代表性，以便進行有效且精準的驗證。研究團隊通過大量查閱公共數據庫，篩選可用數據，制定了統一的樣本納入標準，最終克服了這一難題。
此外，將研究結論轉化為臨床應用是研發團隊的另一大挑戰。研究團隊突破性利用一種快速而精準的基于液滴數字聚合酶鏈反應（ddPCR）的分子生物學檢測技術，結合相關檢測模型，開發了全球首套非入侵性炎癥性腸病診斷工具，整體靈敏度及特異度分別高達88%及89%。
非入侵性炎癥性腸病診斷工具 港中大供圖
“我們通過不斷調整參數、優化反應條件及擴大樣品量等途徑，確保基于ddPCR新技術的研究結果在疾病診斷中的準確性和可靠性不受影響。”黃秀娟介紹，研究團隊通過在診斷方式上的創新，應用ddPCR技術對腸道微生物進行精準定量分析，開啟了便捷、快速且準確的腸道微生物定量檢測新途徑，為未來腸道微生物在腸道疾病及其他相關疾病的研究提供了有力支持。
據了解，該診斷方法將在2027年在香港開展臨床應用。“為了實現這一目標，目前我們正在牽頭開展一項全球大規模多中心的跨人群研究，已有全球超過15個國家和地區的臨床及研究機構參與，覆蓋北美洲、歐洲、亞洲及大洋洲。我們通過制定統一的樣本處理流程、檢測方法及診斷標準，旨在進一步驗證所開發的診斷工具的準確性、穩定性和全球適用性。”黃秀娟介紹。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41591-024-03280-4
本文鏈接：糞便也能診斷腸道疾病？他們的研究突破傳統思路http://m.lensthegame.com/show-11-16199-0.html
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