メタゲノミックショットガンシーケンスで定義された非喫煙者の口腔扁平上皮癌患者における口腔内微生物群

Oral Microbiome in Nonsmoker Patients with Oral Cavity Squamous Cell Carcinoma, Defined by Metagenomic Shotgun Sequencing.

抄録

喫煙は口腔扁平上皮癌（OC-SCC）の最も一般的な原因であるが、非喫煙者におけるOC-SCCの病因は不明である。我々の主な目的は、メタゲノミックショットガンシーケンス（MSS）を用いて、OC-SCCを発症した非喫煙者の口腔メタゲノームの分類学的構成と機能的可能性を明らかにすることである。 我々は、OC-SCC症例42名と対照非喫煙者45名を対象に症例対照研究を実施した。マウスウォッシュサンプルから抽出したDNAに対してMSSを実施した。分類学的解析はMetaPhlAn2、パスウェイ解析はHUMAnN2をそれぞれ用いた。統計的な差は、偽発見率を制御するMann-Whitney検定を用いて判定した。 OC-SCC患者とコントロール患者の間で、年齢、性別、人種、アルコール摂取量に有意な差はなかった。OC-SCCとコントロールの間で、β多様性に有意な差があった。門レベルでは、OC-SCCではandが過剰に表現され、対照群ではandが過剰に表現された。属レベルでは、OC-SCCでは対照と比較して過剰に発現していたが、対照では , , , , , が過剰に発現していた。細菌パスウェイ解析では、フラビン、ビオチン、チアミン、ヘム、糖、脂肪酸、ペプチドグリカン、tRNAの代謝に関連するパスウェイがOC-SCCで過剰発現し、ヌクレオチドと必須アミノ酸は対照群で過剰発現していた。 : OC-SCC患者の口腔マイクロバイオームは、分類学的構成と機能的可能性において非喫煙対照患者と大きく異なっていることがわかった。本研究のMSSの知見は、分類学的な分化ではこれまでの16Sベースの手法と一致したが、OC-SCCとコントロールのマイクロバイオームの機能的分化では大きく異なっていることがわかった。

Smoking is the commonest cause of oral cavity squamous cell carcinoma (OC-SCC), but the etiology of OC-SCC in nonsmokers is unknown. Our primary goal was to use metagenomic shotgun sequencing (MSS) to define the taxonomic composition and functional potential of oral metagenome in nonsmokers with OC-SCC. We conducted a case-control study with 42 OC-SCC case and 45 control nonsmokers. MSS was performed on DNA extracted from mouthwash samples. Taxonomic analysis and pathway analysis were done using MetaPhlAn2 and HUMAnN2, respectively. Statistical difference was determined using the Mann-Whitney test controlling false discovery rate. There was no significant difference in age, sex, race, or alcohol consumption between OC-SCC and control patients. There was a significant difference in beta diversity between OC-SCC and controls. At the phylum level, and were overly represented in OC-SCC while and were overly represented in controls. At the genus level, was overly represented in OC-SCC compared with controls, while , , , , and were overly represented in controls. Bacterial pathway analysis identified overrepresentation in OC-SCC of pathways related to metabolism of flavin, biotin, thiamin, heme, sugars, fatty acids, peptidoglycans, and tRNA and overrepresentation of nucleotides and essential amino acids in controls. : The oral microbiome in nonsmoker patients with OC-SCC is significantly different from that of nonsmoker control patients in taxonomic compositions and functional potentials. Our study's MSS findings matched with previous 16S-based methods in taxonomic differentiation but varied greatly in functional differentiation of microbiomes in OC-SCC and controls.