肠道微生物菌群失调与儿童自闭症谱系障碍(ASD)有关。然而,细菌基因组结构变异(SVs)在ASD中的作用在很大程度上仍未被探索。
2026年2月26日,香港中文大学于君团队在GUT(IF=26.2)在线发表题为Bacterial genomic structural variations in children with autism serve as diagnostic biomarkers的研究论文。该研究表明自闭症儿童的细菌基因组结构变异可作为诊断生物标志物。
这项研究提供了第一个将细菌基因组SV与儿童ASD联系起来的全面证据,强调了肠道微生物基因组改变在神经发育障碍中的潜在作用。此外,通过结合微生物基因组学和分类学特征发展了一种ASD的诊断方法,这可能使ASD儿童更精确的发现和临床分层成为可能。
自闭症谱系障碍(ASD)是一种神经发育障碍,其特征是社交沟通和互动方面的持续困难,以及受限和重复的行为。儿童自闭症谱系障碍患病率的急剧上升已成为一项重大的公共卫生挑战,但其潜在的发病机制仍知之甚少。
ASD的病因是多因素的,涉及内在遗传倾向和肠道生态失调等外在因素的复杂相互作用。值得注意的是,研究发现,与神经正常儿童相比,ASD儿童的微生物多样性和组成存在差异,细菌标记物(如类杆菌属)有望用于ASD诊断。肠道中的此类生态失调会破坏肠脑轴,导致大脑中的代谢失衡和神经免疫失调,这可能是ASD症状发病的原因之一。
自闭症谱系障碍是高度可遗传的,来自双胞胎和家庭研究的趋同证据表明,宿主遗传改变对其在不同人群中的发展具有重要作用。这些遗传因素与环境和生物修饰因子相互作用,形成自闭症谱系障碍个体的神经发育轨迹。
同样,细菌中的基因组结构变异(SV)可以通过基因获得、缺失或重排影响宿主表型,其影响方式超出了仅从微生物丰度分布图推断的范围。此外,微生物SV还与癌症免疫检查点阻断期间的治疗代谢物和反应变化有关,突出了它们与治疗结果的相关性。
这些发现强调了SVs如何通过改变细菌基因功能,通过改变群落结构、代谢输出和免疫调节来驱动疾病发病机制。然而,肠道细菌SVs与ASD发病机制的关系尚不清楚。
研究设计和分析工作流程(图源自GUT)
在这项研究中,研究人员通过鸟枪法宏基因组测序分析了全球452名儿童(261名ASD和191名神经典型对照)的粪便样本,包括64名ASD病例和64名匹配对照的新收集样本。
首次发现,与神经典型儿童相比,细菌基因组SV与ASD显著相关,表明Ruminococcustorques和Bacteroides uniformis中的关键SV与ASD相关。这些ASD相关的SVs参与多种生物功能,如离子/氨基酸代谢和细菌生长调节,这与ASD中观察到的代谢失调和肠道生态失调一致。
例如,在Bacteroides uniformis的1689-1708 kb基因组区域中发现了一个ASD缺失的SV,该区域包含调节硫胺素和铁代谢的关键基因,这是影响神经发育和行为的一个关键途径。在儿童中发现的ASD相关SV进一步使用人源化小鼠模型进行了验证。
最后,也就有证明了一个结合了细菌SVs和丰度标记的诊断小组在区分患有ASD的儿童和神经正常的儿童方面具有更高的准确性。
参考消息:https://gut.bmj.com/content/early/2026/02/26/gutjnl-2025-337280