2024年5月22日我所任麗麗團隊與國家生物信息中心李明錕研究員和中日友好醫院曹彬教授團隊聯合在Research雜志在線發表了題為“Gut microbiota improves prognostic prediction in critically ill COVID-19 patients alongside immunological and hematological indicators”的論文。

自COVID-19大流行以來，已造成超過700萬人死亡，現今仍然是對公共衛生安全的重大挑戰。已有多項研究發現血液中的細胞因子以及血常規指標可以作為預測新冠患者預后的生物標志物。雖然有研究發現新冠患者的腸道菌群發生了顯著變化，但腸道菌群作為疾病預后生物標志物的潛力尚不清楚。

該研究從192名危重癥COVID-19患者入院第一天連續采集共583個肛拭子樣本，進行宏基因組測序，同時采集了血液樣本對27種細胞因子、趨化因子、血液和生化指標進行了檢測。研究發現，COVID-19患者腸道菌群多樣性顯著降低，菌群組成和患者的臨床結局相關。其中韋榮球菌的豐度在康復患者中顯著增加，而在死亡患者中減少。研究還發現，后期康復患者腸道中菌群的相互作用更加緊密，而死亡患者腸道菌群網絡結構更為稀疏，表明預后較差的新冠患者腸道菌群紊亂程相較康復患者更嚴重。研究還發現腸道菌群與多種促炎性細胞因子和血液指標之間存在顯著關聯。其中，韋榮球菌與多種促炎性細胞因子（如IL-1ra、IL-1b、IL-8等）呈負相關，表明其可能在減輕炎癥反應中發揮作用。同時，一些腸道共生菌（如擬桿菌、糞桿菌）與血液中淋巴細胞和白蛋白的水平呈正相關，提示健康腸道微生物在維持宿主免疫和代謝平衡中可能發揮作用。

通過構建COVID-19患者預后預測的隨機森林模型，研究發現入院時患者腸道菌群組成的預測曲線下面積（AUC）為0.78，而細胞因子和血液指標預測預后的AUC分別為0.80和0.88。整合后兩者的預測模型AUC為0.89，而整合三種指標后模型預測準確性AUC提升為0.93，表明多維度數據的整合能夠提供更準確的臨床預后預測效果，腸道菌群可以進一步提升現有免疫和血液學指標對COVID-19患者預后的預測效力。

圖.新冠肺炎患者腸微生物組成特征及其與預后的關聯

該研究獲得了中央級公益性科研院所基本科研業務費（2019PT310029）、中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程（2023-I2M-2-001）、國家自然科學基金（82161148009）等項目的資助。中國醫學科學院病原生物學研究所任麗麗研究員、國家生物信息中心李明錕研究員、中日友好醫院曹彬教授為本文的共同通訊作者。中國醫學科學院病原生物學研究所郭麗研究員、國家生物信息中心博士生鐘嘉鑫和中日友好醫院王業明博士為本文的共同第一作者。