2020-08-19
發表期刊：Frontiers in Microbiology
影響(xiang)因子：4.235
文章題目：Transcriptome Analysis of the Clostridioides difficile Response to Different Doses of Bifidobacterium breve 技術手段(duan)：RNA-seq、qpcr 派森諾生物與上海交通大學攜手合作，于2020年7月31日在Frontiers in Microbiology上發表了通過轉錄組分析艱難梭菌對不同劑量短雙歧桿菌處理反應的研究成果。 艱難梭菌是一種革蘭氏陽性專性厭氧菌，能產生孢子。艱難梭菌（Clostridioides difficile ATCC 9689，CD）引起的感染性腹瀉(CDI)占抗生素相關性腹瀉(AAD)的近25%，這種疾病給社會帶來了巨大的健康和經濟負擔。益生菌廣泛用于預防CDI，但是目前，預防和治療CDI的益生菌用量尚不清楚。作者前期研究發現，短雙歧桿菌（Bifidobacterium breve YH68）對艱難梭菌具有顯著的抗菌活性。因此在本研究中，作者使用了幾種生理指標并結合轉錄組分析來探索CD細胞對不同劑量的YH68細胞或無細胞培養上清液（CFCS）的反應變化。 實驗處理：YH68菌液稀釋至103、105、107、109CFU/mL，分為4個劑量組，分別收集4劑量組的CFCS和cell，各劑量組編號示例如下：103CFU/mL組為3-YH68-CFCS和3-YH68-cell。 生理(li)指標檢測 預防和治(zhi)療抑(yi)制：YH68-cell和CFCS均能抑(yi)制CD的(de)生(sheng)長，但是(shi)，不同劑量(liang)的(de)YH68-cell對CD的(de)抑(yi)制率在治(zhi)療性抑(yi)制方面(mian)不明(ming)顯，YH68-CFCS對CD的(de)抑(yi)制作用(yong)相對突(tu)出。 毒(du)素(su)(su)的(de)(de)(de)產生(sheng)：YH68可降低(di)CD的(de)(de)(de)毒(du)素(su)(su)生(sheng)成，但毒(du)素(su)(su)水平的(de)(de)(de)下降與(yu)YH68-cell劑(ji)量(liang)的(de)(de)(de)增加沒有(you)(you)顯著的(de)(de)(de)相關性，與(yu)YH68-CFCS有(you)(you)顯著的(de)(de)(de)劑(ji)量(liang)反應，毒(du)素(su)(su)水平隨劑(ji)量(liang)的(de)(de)(de)增加而降低(di)。且YH68-CFCS對CD的(de)(de)(de)影響強(qiang)于YH68-cell。 tcdA/tcdB基因(yin)的表達：毒力基因(yin)方(fang)面，隨著YH68-CFCS劑量的增加，tcdA和tcdB的表達水平逐漸降低。 細胞膜(mo)完整性(xing)：對CD細胞膜(mo)完整性(xing)的損害(hai)與YH68-CFCS劑量的增加呈正(zheng)相關。 轉(zhuan)錄組分析(xi) 選(xuan)擇5-YH68-CFCS(低劑量)和9-YH68-CFCS(高(gao)劑量)處(chu)理CD細(xi)胞，用這兩種劑量的(de)YH68-CFCS處(chu)理的(de)CD細(xi)胞分別更名為CDL和CDH;同(tong)時，未加YH68-CFCS處(chu)理的(de)CD細(xi)胞作為對照(CDC)。幾個比較(jiao)組(zu)有許多(duo)共有的(de)差(cha)異基(ji)因，但CDC、CDL和CDH三組(zu)中高(gao)表達的(de)基(ji)因各不相同(tong)（圖1）。 圖1：(A) venn圖展示不(bu)同比(bi)較組之(zhi)間共有(you)和特(te)有(you)差(cha)異(yi)基因(yin)數目；(B) 差(cha)異(yi)表達基因(yin)聚類熱圖 對CDC vs CDL, CDC vs CDH兩個(ge)(ge)比(bi)較(jiao)組(zu)差異表達(da)的(de)(de)基因的(de)(de)GO富集(ji)分析，按照(zhao)分子功能MF、生(sheng)物過程BP 和細胞(bao)組(zu)分CC 進行GO 分類(lei)，挑選每個(ge)(ge)GO 分類(lei)中挑選p-value最(zui)小即(ji)富集(ji)最(zui)顯著的(de)(de)前10個(ge)(ge)GO term條目(mu)進行展示（圖2）。 圖2 GO富集分(fen)析柱狀圖 進一步進行ClueGO分(fen)析(xi)，展(zhan)示(shi)CDC vs CDL和CDC vs CDH在(zai)CC、MF和BP類(lei)別中(zhong)富(fu)集的前10個term的網(wang)絡關(guan)系(xi)（圖3）。ClueGO分(fen)析(xi)結果與GO富(fu)集分(fen)析(xi)結果一致，反映了GO富(fu)集分(fen)析(xi)中(zhong)不同GO term之間的關(guan)系(xi)。 圖3 ClueGO分析富集的前10個(ge)term 為了(le)進一步系統分析(xi)差異基(ji)因的功能，對CDC vs CDL和(he)CDC vs CDH的差異基(ji)因進行KEGG富集分析(xi)（圖(tu)4）。 圖(tu)4 KEGG富集分析(xi)柱狀圖(tu)/氣泡圖(tu) 對相同的RNA樣品進行了RT-qPCR分析，以驗證(zheng)RNA-Seq數據（圖5）。RT-qPCR的結果通常(chang)與(yu)RNA-Seq的結果一致(zhi)，表明RNA-Seq的結果是有效的。 圖5 選擇(ze)驗(yan)證(zheng)的艱難梭菌關鍵基因的RT-qPCR和RNA-Seq的數據比較(jiao) 結論 在這(zhe)項研(yan)究中，用不(bu)同(tong)劑(ji)(ji)量(liang)的YH68-CFCS或YH68-cell處理C. difficile ATCC 9689 (CD)。一(yi)系(xi)列生(sheng)(sheng)理指標表(biao)明(ming)，隨著(zhu)YH68劑(ji)(ji)量(liang)的增加，CD在生(sheng)(sheng)理水(shui)平上被顯著(zhu)抑制(zhi)。轉(zhuan)錄分析(xi)表(biao)明(ming)，高劑(ji)(ji)量(liang)和低(di)劑(ji)(ji)量(liang)的YH68-CFCS均可抑制(zhi)CD細胞中與碳水(shui)化合(he)物(wu)，氨基酸，能量(liang)代謝和膜運輸(shu)相關的基因(yin)的表(biao)達(da)。但是，兩(liang)種(zhong)劑(ji)(ji)量(liang)之間存(cun)在一(yi)些(xie)差(cha)異，這(zhe)反映(ying)了(le)CD的致病途徑（群體感應，信號轉(zhuan)導，鞭毛組裝，生(sheng)(sheng)物(wu)膜形成和耐(nai)藥性）活性的不(bu)同(tong)變化。這(zhe)項研(yan)究提供(gong)了(le)一(yi)些(xie)啟示，即在將益生(sheng)(sheng)菌(jun)及其代謝物(wu)用于CDI的臨床預防或治(zhi)療之前，應預先確定其精確劑(ji)(ji)量(liang)。精確劑(ji)(ji)量(liang)有可能減少和避免某些(xie)潛(qian)在的危險因(yin)素，這(zhe)些(xie)因(yin)素與實現最(zui)佳(jia)治(zhi)療效果和最(zui)小(xiao)副(fu)作(zuo)用的目標非常吻(wen)合(he)。 本研究的(de)測序和數據分(fen)析工作由上海(hai)派森諾生物科技股份有限公司完成。 原(yuan)文索引(yin)： Yang J and Yang H (2020). Transcriptome Analysis of the Clostridioides difficile Response to Different Doses of Bifidobacterium breve. Front in Microbiol. 11:1863. doi:10.3389/fmicb.2020.01863
