メタゲノム幅の関連研究により、日本の全身性エリテマトーデスの腸内微生物叢の疾患特異的景観が明らかになりました

目的：腸内微生物叢の変化は、全身性エリテマトーデス（SLE）の病因に関連しています。ただし、SLEにおける腸内マイクロビオームの包括的な見解と宿主との相互作用はまだ明らかにされていない。この研究の目的は、腸内メタゲノム全体の関連研究（MWAS）による腸内微生物叢のSLE関連の変化と宿主との相互作用を明らかにすることを目的としています。 方法：日本人からの腸内微生物DNAのショットガンシーケンスに基づいてSLEのMWAを実行しました（NCase = 47、ncontrol = 203）。MWAの結果をゲノムワイド関連研究（GWAS）データおよびプラズマ代謝産物データと統合しました。 結果：種レベルの系統解析を介して、SLEの患者における連鎖球菌菌と脳角筋おり、角質筋菌の増加を特定して検証しました。微生物遺伝子分析により、酸化還元反応に関与するものを含む連鎖球菌由来遺伝子の増加が明らかになりました。さらに、SLEの患者では、硫黄代謝と鞭毛の集合に関連する微生物経路が変化しました。MWASとSLEのGWAS（つまり、MWAS-GWAS相互作用）の結果を比較することにより、メタゲノムと生殖細胞系ゲノムの間の濃縮された生物学的経路の重複を特定しました。α-ダイバーシティおよびβ-ダイバーシティ分析は、SLE患者のメタゲノムにおける機能症の証拠を提供しました。マイクロバイオームメタボローム関連分析により、アシルカルニチンとStreptococcus intermediusの陽性投与量相関が特定されました。 結論：私たちのMWAに続いて統合分析により、腸内微生物叢のSLE関連の変化と宿主との相互作用が明らかになりました。これは、ミクロビオームとSLEの関係の理解に貢献しました。

OBJECTIVE: Alteration of the gut microbiome has been linked to the pathogenesis of systemic lupus erythematosus (SLE). However, a comprehensive view of the gut microbiome in SLE and its interaction with the host remains to be revealed. This study aimed to reveal SLE-associated changes in the gut microbiome and its interaction with the host by a comprehensive metagenome-wide association study (MWAS) followed by integrative analysis. METHODS: We performed a MWAS of SLE based on shotgun sequencing of the gut microbial DNA from Japanese individuals (Ncase=47, Ncontrol=203). We integrated the result of the MWAS with the genome-wide association study (GWAS) data and plasma metabolite data. RESULTS: Via species level phylogenetic analysis, we identified and validated increases of Streptococcus intermedius and Streptococcus anginosus in the patients with SLE. Microbial gene analysis revealed increases of Streptococcus-derived genes including one involved in redox reaction. Additionally, microbial pathways related to sulfur metabolism and flagella assembly were altered in the patients with SLE. We identified an overlap in the enriched biological pathways between the metagenome and the germline genome by comparing the result of the MWAS and the GWAS of SLE (ie, MWAS-GWAS interaction). α-diversity and β-diversity analyses provided evidence of dysbiosis in the metagenome of the patients with SLE. Microbiome-metabolome association analysis identified positive dosage correlation of acylcarnitine with Streptococcus intermedius, an SLE-associated taxon. CONCLUSION: Our MWAS followed by integrative analysis revealed SLE-associated changes in the gut microbiome and its interaction with the host, which contribute to our understanding of the relationship between the microbiome and SLE.