DOI: https://doi.org/10.1038/s41522-025-00708-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40335510
تاريخ النشر: 2025-05-07
المؤلف: Jingtai Zhi وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيولوجيا الفموية وبحوث التهاب اللثة
الطرق
قسم “الطرق” يوضح التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة. استخدم الباحثون نهجًا كميًا، حيث استخدموا طرقًا إحصائية لتحليل البيانات المجمعة من عينة سكانية. تم قياس المتغيرات الرئيسية باستخدام أدوات موحدة، مما يضمن موثوقية وصلاحية النتائج.
تم إجراء تحليل البيانات باستخدام أدوات برمجية، مع اهتمام خاص بتطبيق نماذج الانحدار لتحديد العلاقات بين المتغيرات ذات الاهتمام. تم تحديد مستوى الدلالة عند p < 0.05، مما يسمح بتحديد النتائج ذات الدلالة الإحصائية. تم تصميم المنهجية لتقليل التحيز وتعزيز إمكانية تكرار النتائج، مما يساهم في قوة استنتاجات الدراسة.
النتائج
في هذه الدراسة، تم إجراء تحليل شامل للميكروبيوم الفموي لدى مرضى سرطان الخلايا الحرشفية في الرأس والعنق (HNSCC) باستخدام تسلسل 16S rRNA وميتابولوم. شمل التحليل عينات من أشخاص يعانون من آفات حميدة، وآفات ما قبل السرطانية، ومراحل مختلفة من HNSCC. تم تحديد ثلاثة تجمعات ميكروبيوم متميزة (C1-C3)، كل منها مرتبط بميزات سريرية محددة وحالة HNSCC. بشكل ملحوظ، كانت تجمعات الميكروبيوم 1 (C1) مرتبطة بشكل أساسي بمراحل متقدمة من HNSCC، بينما كانت التجمعات 2 و3 أكثر شيوعًا في الآفات الحميدة وما قبل السرطانية، على التوالي. كشفت الدراسة عن اختلافات كبيرة في التركيب الميكروبي عبر هذه التجمعات، مما يبرز الإمكانية لاستخدام الميكروبيوتا الفموية كأداة تشخيصية لـ HNSCC.
قدم تسلسل الميتاجينوم الإضافي رؤى حول التغيرات الوظيفية داخل هذه التجمعات الميكروبية، مؤكدًا هيمنة أنواع معينة مثل Streptococcus في مرضى HNSCC. أشار التحليل إلى أن التغيرات في وفرة بعض أنواع Streptococcus كانت مرتبطة بشكل كبير بالميزات السريرية، بما في ذلك تعبير بروتين p16 وصبغة Ki67، والتي تتعلق بعدوى فيروس الورم الحليمي البشري وتكاثر الورم، على التوالي. تشير هذه النتائج إلى أن الميكروبيوم الفموي قد يلعب دورًا حاسمًا في تقدم HNSCC وقد يكون مصدرًا قيمًا لفهم التسرطن في المرض وأهداف العلاج المحتملة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم إجراء تحليل شامل للميكروبيوم الفموي في سرطان الخلايا الحرشفية في الرأس والعنق (HNSCC)، مما كشف عن اختلافات وظيفية واستقلابية كبيرة عبر ثلاثة تجمعات ميكروبية متميزة. باستخدام STAMP للتحليل الوظيفي، وُجد أن تجمع الميكروبيوم 1 أظهر أعلى نشاط استقلابي، مع 14 مسارًا غنيًا مقارنة بـ 2 و4 في التجمعات 2 و3، على التوالي. تم تغيير المسارات الرئيسية مثل استقلاب الجالاكتوز، واستقلاب السكر الأميني، والفوسفوريلاكس الأكسيدية بشكل كبير، مما يبرز دور Streptococcus spp. في استقلاب النيتروجين ومسار الفوسفات الخماسي (PPP). بشكل ملحوظ، كانت وفرة Streptococcus mitis مرتبطة عكسيًا مع استقلاب النيتروجين عبر التجمعات، مما يشير إلى دوره المحوري في تقدم HNSCC.
علاوة على ذلك، تم تطوير نماذج تنبؤية لتشخيص HNSCC باستخدام بيانات كل من تسلسل الميتاجينوم و16S rRNA، محققة دقة عالية مع قيم منطقة تحت المنحنى (AUC) تبلغ 0.8046 و0.83، على التوالي. حددت النماذج أنواعًا وأجناسًا محددة، بما في ذلك Finegoldia magna، التي ساهمت بشكل كبير في الأداء التنبؤي. تؤكد الدراسة على إمكانيات تحليل الميكروبيوم الفموي كأداة تشخيصية غير جراحية لـ HNSCC، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث للتحقق من هذه النتائج واستكشاف الآثار العلاجية للاختلال الميكروبي في تقدم السرطان. بشكل عام، يسلط هذا العمل الرائد الضوء على العلاقة المعقدة بين الميكروبيوتا الفموية وHNSCC، مما يمهد الطريق لاستراتيجيات تشخيصية وعلاجية مستقبلية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41522-025-00708-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40335510
Publication Date: 2025-05-07
Author(s): Jingtai Zhi et al.
Primary Topic: Oral microbiology and periodontitis research
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and analytical techniques employed in the study. The researchers utilized a quantitative approach, employing statistical methods to analyze the data collected from a sample population. Key variables were measured using standardized instruments, ensuring reliability and validity in the results.
Data analysis was conducted using software tools, with specific attention to the application of regression models to identify relationships between the variables of interest. The significance level was set at p < 0.05, allowing for the determination of statistically significant findings. The methodology was designed to minimize bias and enhance the reproducibility of the results, thereby contributing to the robustness of the study's conclusions.
Results
In this study, a comprehensive analysis of the oral microbiome in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) patients was conducted using 16S rRNA amplicon and metagenomic sequencing. The analysis included samples from subjects with benign lesions, precancerous lesions, and varying stages of HNSCC. Three distinct microbiome clusters (C1-C3) were identified, each correlating with specific clinical features and HNSCC status. Notably, microbiome cluster 1 (C1) was predominantly associated with advanced HNSCC stages, while clusters 2 and 3 were more prevalent in benign and precancerous lesions, respectively. The study revealed significant differences in microbial composition across these clusters, highlighting the potential for using oral microbiota as a diagnostic tool for HNSCC.
Further metagenomic sequencing provided insights into the functional alterations within these microbiome clusters, confirming the dominance of specific genera such as Streptococcus in HNSCC patients. The analysis indicated that variations in the abundance of certain Streptococcus species were significantly associated with clinical features, including p16 protein expression and Ki67 staining, which are relevant to HPV infection and tumor proliferation, respectively. These findings suggest that the oral microbiome may play a crucial role in HNSCC progression and could serve as a valuable resource for understanding the disease’s carcinogenesis and potential therapeutic targets.
Discussion
In this study, a comprehensive analysis of the oral microbiome in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) was conducted, revealing significant functional and metabolic differences across three distinct microbiome clusters. Using STAMP for functional analysis, it was found that microbiome cluster 1 exhibited the highest metabolic activity, with 14 enriched pathways compared to 2 and 4 in clusters 2 and 3, respectively. Key pathways such as galactose metabolism, amino sugar metabolism, and oxidative phosphorylation were significantly altered, particularly highlighting the role of Streptococcus spp. in nitrogen metabolism and the pentose phosphate pathway (PPP). Notably, the abundance of Streptococcus mitis was inversely correlated with nitrogen metabolism across the clusters, suggesting its pivotal role in HNSCC progression.
Furthermore, predictive models for HNSCC diagnosis were developed using both metagenomic and 16S rRNA sequencing data, achieving high accuracy with area under the curve (AUC) values of 0.8046 and 0.83, respectively. The models identified specific genera and species, including Finegoldia magna, that significantly contributed to the predictive performance. The study underscores the potential of oral microbiome profiling as a non-invasive diagnostic tool for HNSCC, emphasizing the need for further research to validate these findings and explore the therapeutic implications of microbial dysbiosis in cancer progression. Overall, this pioneering work highlights the intricate relationship between oral microbiota and HNSCC, paving the way for future diagnostic and therapeutic strategies.