检测肠道微生物群丰度的产品的应用的制作方法

本发明涉及生物医药，具体涉及检测肠道微生物群丰度的产品的应用，更进一步地，涉及检测肠道微生物群丰度的产品在制备用于诊断或辅助诊断结直肠癌的产品中的应用。

背景技术：

1、结直肠癌的发病率(crc)在全球范围内排名第三位，是导致癌症相关死亡的第二大主要原因。尽管进行了大量研究，但业界对结直肠癌确切的病因和发病机制仍知之甚少。高通量测序等技术的进步使得能够发现crc患者肠道微生物组类型和丰度的变化。肠道微生物群由数万亿的细菌、病毒、真菌和其他微生物组成。拟杆菌属、厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和球菌门是健康成年人结肠内占主导地位的细菌门类群。

2、鉴于肠道微生物组在crc发病和进展中的独特参与，针对这个“隐藏的器官”，目前正在努力开发以微生物组为基础的生物标志物和治疗方法。研究表明，肠道微生物群的组成和功能的改变可以显著影响crc的发生、促进和进展。

3、来自动物模型和人类研究的多条证据证实了肠道微生物群与结直肠癌的发生有关。特定的病原体，如梭杆菌门和脆弱拟杆菌，以及整体群落结构的改变，已与crc相关联。多种潜在机制可能导致失调微生物组对癌症的致癌作用：微生物毒素直接损伤dna，产生促进肿瘤生长的代谢产物，破坏上皮屏障功能，诱导慢性炎症，调节抗肿瘤免疫。

4、相反，健康的肠道微生物群通过加强粘膜层、维持免疫稳态、调节增殖和分化过程、解毒致癌物质、激活肿瘤抑制通路等方式提供抗癌效果。

5、此外，肠道微生物组通过多种机制对免疫疗法、化疗和放疗的临床反应产生重大影响，这为基于微生物组的联合治疗策略的发展提供了理论依据。例如，梭杆菌属与crc的发生相关，因为它能够增强肿瘤细胞的粘附和侵袭，诱导炎性细胞因子的产生，并抑制抗肿瘤免疫应答。这种细菌通常存在于口腔和胃肠道中，已经被证明在crc肿瘤组织中比正常相邻组织中更丰富。此外，某些肠道细菌可以通过膳食纤维发酵产生短链脂肪酸(scfas)，如丁酸，它们通过抑制crc细胞生长、促进细胞凋亡和增强肠道屏障完整性等方式表现出抗癌作用。相反，肠道微生物群的失衡可能导致scfa的减少，从而促进crc的发展。双歧杆菌和乳酸杆菌已经被证明可以增强免疫监视并具有抗炎作用，从而可能降低患crc的风险。这些例子突显了肠道微生物组对crc发展和进展的复杂机制。

6、调节微生物组以预防或治疗crc的努力已经取得了显著进展。益生菌、益生元、共生元和后生物素已被用于促进有益细菌(如双歧杆菌和丁酸产生细菌)的生长。抗生素和细菌素可能有助于消除致癌病原体。一项研究表明，抗生素有可能增强免疫疗法的临床反应。源自具核梭杆菌的琥珀酸，在转移性结直肠癌患者的肠道中非常普遍，其能够抑制cgas-ifnβ途径，并降低ccl5和cxcl10的趋化因子水平，从而限制cd8+t细胞进入肿瘤微环境的迁移，并阻碍抗肿瘤反应。在用甲硝唑抗生素治疗后，小鼠由于血清琥珀酸水平降低而表现出对免疫疗法的重新敏感。粪便微生物移植以恢复健康的群落结构在早期试验中显示出了前景。

7、微生物组对营养和药物代谢、氨基酸和维生素的合成、免疫系统的发育、代谢调节和肠道上皮的保护起着重要作用。肠道微生物群的组成受早期生活暴露的影响，并且随着年龄、饮食、药物使用以及其他宿主和环境因素的变化而变化。

8、结直肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤，其发病率和死亡率随着年龄的增长而显著增加。进一步的探索将有助于揭示肠道微生物群与结直肠癌发展之间复杂的相互作用，指导跨不同年龄组的个性化治疗策略的发展，以显著降低发病率并提高患者生存率，为crc预防和治疗提供有价值的见解。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了检测肠道微生物群丰度的产品在制备用于诊断或辅助诊断结直肠癌的产品中的应用，以及用于诊断或辅助诊断结直肠癌的随机森林模型和系统。

2、第一方面，本发明提供了检测肠道微生物群丰度的产品在制备用于诊断或辅助诊断结直肠癌的产品中的应用，所述肠道微生物群为与肠道代谢和年龄相关的肠道微生物群。

3、在一种可选的实施方式中，待诊断患者的年龄小于50岁，所述肠道微生物群包括：

4、罗姆布茨菌属、粪杆菌属、phocaeicola、毛螺旋菌属、克雷伯氏菌属、ggb9747、安德克氏菌属、ggb9573、ggb3429、棒状杆菌属、另枝菌属、ggb3363、臭杆菌属、ggb9691、苏黎世杆菌属、ggb51441、ggb35068、臭杆菌属、肠杆菌属、enterocloster、兰斯菲尔德菌属、eubacteriales_family_xlll_incertae_ssdis_unclassified、candidatus_nanosynsacchari、梭杆菌属、厌氧棍状菌属和mediterraneibacter。

5、在一种可选的实施方式中，待诊断患者的年龄大于等于50岁小于65岁，所述肠道微生物群包括：

6、阿沙梭菌、梭杆菌属、罗斯氏菌属、臭杆菌属、孪生求菌属、消化链球菌属、candidatus_nanoper、解黄酮菌属、卟啉单胞菌属、ggb2998、毛梭菌属、enterocloster、eubacteriales_family_xlll_incertae_ssdis_unclassified、ggb55957、ggb9561、dysosmobacter、链型杆菌属、ggb9559、未分类的颤螺旋菌科、纺锤链杆菌属、颤杆菌克属和无杆菌属。

7、在一种可选的实施方式中，待诊断患者的年龄大于等于65岁，所述肠道微生物群包括：

8、布劳特氏菌属、消化链球菌属、enterocloster、臭杆菌属、多尔氏菌属、微单胞菌属、罗斯氏菌属、厌氧棍状菌属、candidatus_nanoperiomorbus、ggb33928、梭杆菌属、phocaeicola、厌氧菌属、颤杆菌克属、解黄酮菌属、phocea、另枝菌属、candidatus_cibion、vescimonas、ggb3612、吉米菌属、ggb34228、未分类的毛螺菌科、丁酸弧菌属、伊格尔兹氏菌属、massiliimalia。

9、在一种可选的实施方式中，所述检测肠道微生物群丰度的产品包括肠道微生物的特异性识别引物、探针、反义寡核苷酸、适配体或抗体中的至少一种。

10、第二方面，本技术提供一种用于诊断或辅助诊断结直肠癌的随机森林模型，其特征在于，所述随机森林模型的训练过程包括：

11、获取至少两名患者的目标肠道微生物群丰度和结直肠癌诊断结果；

12、以每名患者的所述目标肠道微生物群丰度作为输入数据，以对应的结直肠癌诊断结果作为输出数据，进行随机森林模型训练；

13、其中，所述目标肠道微生物群为与肠道代谢和年龄相关的肠道微生物群，所述结直肠癌诊断结果包括患有结直肠癌和未患有结直肠癌。

14、在一种可选的实施方式中，所述患者的年龄小于50岁，所述目标肠道微生物群包括：

15、罗姆布茨菌属、粪杆菌属、phocaeicola、毛螺旋菌属、克雷伯氏菌属、ggb9747、安德克氏菌属、ggb9573、ggb3429、棒状杆菌属、另枝菌属、ggb3363、臭杆菌属、ggb9691、苏黎世杆菌属、ggb51441、ggb35068、臭杆菌属、肠杆菌属、enterocloster、兰斯菲尔德菌属、eubacteriales_family_xlll_incertae_ssdis_unclassified、candidatus_nanosynsacchari、梭杆菌属、厌氧棍状菌属和mediterraneibacter。

16、在一种可选的实施方式中，所述患者的年龄大于等于50岁小于65岁，所述目标肠道微生物群包括：

17、阿沙梭菌、梭杆菌属、罗斯氏菌属、臭杆菌属、孪生求菌属、消化链球菌属、candidatus_nanoper、解黄酮菌属、卟啉单胞菌属、ggb2998、毛梭菌属、enterocloster、eubacteriales_family_xlll_incertae_ssdis_unclassified、ggb55957、ggb9561、dysosmobacter、链型杆菌属、ggb9559、未分类的颤螺旋菌科、纺锤链杆菌属、颤杆菌克属和无杆菌属。

18、在一种可选的实施方式中，所述患者的年龄大于等于65岁，所述肠道微生物群包括：

19、布劳特氏菌属、消化链球菌属、enterocloster、臭杆菌属、多尔氏菌属、微单胞菌属、罗斯氏菌属、厌氧棍状菌属、candidatus_nanoperiomorbus、ggb33928、梭杆菌属、phocaeicola、厌氧菌属、颤杆菌克属、解黄酮菌属、phocea、另枝菌属、candidatus_cibion、vescimonas、ggb3612、吉米菌属、ggb34228、未分类的毛螺菌科、丁酸弧菌属、伊格尔兹氏菌属、massiliimalia。

20、第三方面，本技术提供一种用于诊断或辅助诊断结直肠癌的系统，该系统包括输入装置、计算装置和输出装置；其中，

21、所述输入装置用于输入待诊断患者的目标肠道微生物群丰度；

22、所述输出装置用于输出所述待诊断患者的结直肠癌诊断结果；

23、所述计算装置包括存储器和处理器；所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如权利要求6至9中任一项所述的随机森林模型。

24、本技术的技术方案至少具有如下有益效果：

25、本技术提供了检测与肠道代谢和年龄相关的肠道微生物群丰度的产品在制备用于诊断或辅助诊断结直肠癌的产品中的应用，揭示了与肠道代谢和年龄相关的肠道微生物群与结直肠癌发生发展之间的复杂相互作用，有助于指导跨不同年龄组的个性化治疗策略的制定，能够显著降低结直肠癌的发病率并提高患者生存率，为crc的预防和治疗提供了一种可行的方案。