不知不覺間，肝癌已經(jīng)成為了所有癌癥中排名第三[1]的“生命收割機(jī)”，中國的形勢也不怎么樂觀，根據(jù)2015年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，中國新發(fā)肝癌病例達(dá)到46.6萬，其中男性的數(shù)量約為女性的3倍[2]。

發(fā)病率高的同時(shí)，預(yù)后也讓人感到擔(dān)憂，原因之一就在于早期診斷很困難。肝癌因?yàn)槿鄙偬禺愋缘臉?biāo)志物，很多患者確診時(shí)就已經(jīng)是晚期了，死亡率與發(fā)病率的比值能夠達(dá)到0.95[3]。因此，找到新的早期診斷標(biāo)志物對(duì)于患者來說意義非凡。

近年來，腸道微生物的快速發(fā)展為這個(gè)難題提供了新的可能（奇點(diǎn)糕仿佛已經(jīng)看到了大家的表情：又是腸道微生物）。在最近的《英國醫(yī)學(xué)雜志》（BMJ）子刊《腸道》（Gut）上，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院鄭樹森院士和李蘭娟院士，以及鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院闞全程教授展開合作，他們描述了從健康到肝硬化以及從肝硬化到早期肝癌過程中，糞便微生物的變化，還找到了30個(gè)最佳的區(qū)分早期肝癌和健康人的微生物標(biāo)志物，并且在不同地區(qū)的癌癥患者樣本中得到了驗(yàn)證[4]！

這是首次成功建立了肝癌的微生物標(biāo)志物診斷模型，并且在跨區(qū)域的患者樣本中進(jìn)行了驗(yàn)證，說明微生物可以成為早期診斷肝癌的一種非侵入性的“工具”，而且這項(xiàng)研究從模型的建立到驗(yàn)證都是在中國人群中進(jìn)行的，對(duì)今后我國的臨床科研和應(yīng)用都有很大的參考價(jià)值。

研究人員在華東、華中和西北地區(qū)共采集了486份糞便樣本，經(jīng)過對(duì)捐贈(zèng)者進(jìn)行嚴(yán)格的病理診斷和調(diào)查，最后納入了浙江地區(qū)的150例肝癌患者，131例健康人對(duì)照和40例肝硬化患者，隨機(jī)分成診斷模型構(gòu)建隊(duì)列和驗(yàn)證隊(duì)列（構(gòu)建隊(duì)列組成包括75例早期肝癌患者，75例健康人和40例肝硬化患者；驗(yàn)證隊(duì)列組成包括30例早期肝癌患者，45例晚期肝癌患者和56個(gè)健康人）。486份糞便樣本中來自新疆的18例肝癌患者和來自鄭州的80例肝癌患者被單獨(dú)組成了另一組驗(yàn)證隊(duì)列，用來檢驗(yàn)這個(gè)早期診斷模型在跨地區(qū)患者群體中的效果。

研究人員發(fā)現(xiàn)，肝硬化患者的腸道微生物多樣性與健康人相比顯著降低，而早期肝癌患者相比肝硬化患者卻是顯著增加的。與肝硬化患者相比，早期肝癌患者的放線菌門細(xì)菌明顯增加，而且，包括Gemmiger、Parabacteroides和Paraprevotella在內(nèi)的13個(gè)屬的細(xì)菌明顯富集。

而與健康人相比，早期肝癌患者疣微菌門（Verrucomicrobia）細(xì)菌明顯減少，從屬的水平上來看，包括Alistipes、考拉桿菌屬（Phascolarctobacterium）和瘤胃球菌屬（Ruminococcus）在內(nèi)的12個(gè)屬的細(xì)菌也明顯減少了，與此同時(shí)，包括克雷伯氏菌屬（Klebsiella）和嗜血菌屬（Haemophilus）在內(nèi)的6個(gè)屬的細(xì)菌則增加了。

與健康人（綠）相比，早期肝癌患者（紅）幾個(gè)屬的腸道微生物豐度的變化，F(xiàn)為減少的12個(gè)屬，G為增加的6個(gè)屬

通過比較，研究人員確定，肝硬化患者與早期肝癌患者，還有健康人與早期肝癌患者之間的腸道微生物組成確實(shí)差異很大。這樣看來，使用腸道微生物特征來區(qū)分健康人與早期肝癌患者應(yīng)該是可行的。

接下來，研究人員構(gòu)建了一個(gè)用來診斷早期肝癌患者的隨機(jī)森林（randomforest）分類器模型。隨機(jī)森林模型是一種比較新的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，比經(jīng)典的機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測精度更高，而且沒有顯著增加運(yùn)算量（機(jī)器學(xué)習(xí)模型的部分奇點(diǎn)糕就不仔細(xì)講啦，感興趣的同學(xué)可以看一下原論文）。

通過前面提到的診斷模型構(gòu)建隊(duì)列，研究人員從110個(gè)關(guān)鍵的與早期肝癌相關(guān)的OTU中篩選出了30個(gè)預(yù)測效果最佳的，在這個(gè)隊(duì)列中，AUC值達(dá)到80.64%。（奇點(diǎn)糕科普小課堂：OTU是微生物研究中的一個(gè)常用概念，通過基因測序，研究人員將序列相似度超過97%的DNA片段歸為一類，組成一個(gè)臨時(shí)分類單位，也就是OTU，一個(gè)OTU相當(dāng)于一個(gè)菌種。AUC值是一個(gè)概率值，用來判斷預(yù)測模型的優(yōu)劣，數(shù)值通常在0.5-1（50%-100%）之間，越接近1，說明預(yù)測越準(zhǔn)確。好，現(xiàn)在帶著這些知識(shí)再把括號(hào)前那句話讀一遍~）

模型構(gòu)建成功之后就要進(jìn)入驗(yàn)證階段了。在和構(gòu)建隊(duì)列同屬浙江地區(qū)的驗(yàn)證隊(duì)列中，診斷模型區(qū)分健康人和早期肝癌患者的AUC值雖然略低于構(gòu)建隊(duì)列，但也達(dá)到了76.80%。為了表明診斷模型的特異性，研究人員還使用隊(duì)列中的晚期肝癌患者的數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)，在區(qū)分健康人與晚期肝癌患者時(shí)，AUC值為80.40%，說明這個(gè)診斷模型對(duì)晚期肝癌患者的診斷也是有效的。

最后，還有兩個(gè)沒上場的來自新疆和鄭州的隊(duì)列，在這兩個(gè)與浙江遙遙相望的地區(qū)招募的隊(duì)列中，預(yù)測模型還能有良好的預(yù)測效果嗎？結(jié)果沒有讓研究人員失望，在新疆隊(duì)列中，AUC值為79.20%，而鄭州隊(duì)列更是達(dá)到了81.70%。

其實(shí)用腸道微生物來建立疾病的診斷或是預(yù)測模型一直是這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)很多研究人員努力的方向，像炎癥性腸病、結(jié)直腸癌和2型糖尿病都已經(jīng)取得了一些成果了，這一次輪到了肝癌。

研究人員表示，未來還需要更大規(guī)模的，來自不同種族的人群研究來完善、驗(yàn)證這個(gè)模型，他們的最終目標(biāo)就是為早期肝癌的檢測提供一個(gè)基于腸道微生物的新方法，讓患者可以盡早接受治療。