近日，中山大学附属第六医院团队在国际权威期刊《npj Biofilms and Microbiomes》发表了一项重要研究。他们对95名妊娠晚期妇女的阴道微生物组进行了深入系统的宏基因组分析，绘制了健康孕妇阴道菌群的详细特征图谱。
研究发现，Lactobacillus iners这一特殊菌株在维持阴道生态平衡中发挥关键作用。健康孕妇中，该菌株的丰度较高，并且与叶酸生物合成等重要功能通路相关联。同时，研究也揭示了其在某些疾病状态下可能促进病原菌生物膜形成的潜力，表现出“健康守护者”与“潜在致病者”的双重身份。
这项研究不仅深化了我们对孕期阴道微生态的理解，也为未来精准干预阴道健康和预防相关疾病提供了科学依据。
摘要
本研究针对95例妊娠晚期中国孕妇，解析阴道微生物群与健康状况的关联。本研究阴道宏基因组测序，我们分析了微生物的物种组成、功能通路及基因特征，并结合相关性与LEfSe分析进行关联性研究。结果显示，健康组孕妇的 Lactobacillus iners 丰度较高，且其丰度与四氢叶酸生物合成通路呈正相关，同时糖基转移酶和 ErmB 耐药基因的丰度也更高。比较基因组分析发现，BV（细菌性阴道病）相关 L. iners 菌株富含编码生物膜相关 YhgE/Pip 结构域蛋白的基因，并表现出更强的生物膜形成能力。此外，7株 L. iners 中有4株能抑制 Gardnerella vaginalis 的生长。综上，L. iners 可能在中国孕妇阴道生态稳态的维持中发挥重要作用。
1. 研究设计与样本招募
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队列研究获中山大学附属第六医院伦理委员会批准（编号：2021ZSLYEC-513），所有受试者均签署知情同意书。2019年1月至2022年12月期间，在门诊首次产检时招募孕妇。
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收集孕妇健康状况信息，包括阴道感染、肝肾异常、高龄产妇、凝血功能异常、妊娠糖尿病（GDM）、辅助生殖、贫血等，并记录孕期不良结局及口服葡萄糖耐量测试（OGTT）数据。
2. 样本采集与宏基因组测序
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妊娠晚期阴道样本采集采用无菌拭子，24小时内保存于-80°C。
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样本送至华大基因（BGI）进行DNA提取和文库构建，采用NovaSeq 6000测序平台测序。数据质控用KneadData软件剔除宿主序列，FastQC评估质控效果。
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OTU聚类（97%相似性），微生物群落组成分析使用MetaPhlAn，Alpha和Beta多样性分析及相关性分析基于R软件实现。
3. 非冗余基因目录构建
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去除宿主序列后的clean reads合并、去重后用MEGAHIT组装，获得86,548条contigs。
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用Cd-hit去除重复序列，Prokka预测注释蛋白编码基因（CDS）。
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Salmon软件计算基因相对丰度，生成转录本每百万（TPM）值。
4. 宏基因组组装与binning
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SPAdes组装clean reads，MetaBAT2对每个样本进行binning，metaWRAP整合bin结果并质控（CheckM）。
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选择完成度>70%、污染度<5%的高质量MAGs，并用dRep去冗余选择代表性基因组。非冗余基因目录用Diamond比对CARD、BSD、VFDB和CAZy数据库，鉴定抗性基因、致病因子和生物膜相关基因。
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利用GTDB-Tk构建系统发育树，结合公共数据库L. iners基因组进行分析。
5. 阴道菌群分类模型
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利用随机森林模型基于差异基因、物种丰度和功能通路区分健康与疾病组，采用五次10折交叉验证评估性能。
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依据Mean Decrease Accuracy筛选关键基因标志物，绘制ROC曲线确定预测效果。
6. L. iners泛基因组分析与功能验证
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141个L. iners基因组用Prokka注释，Roary进行泛基因组分析，结合eggNOG-mapper和多个数据库功能注释，基于单拷贝保守基因构建系统发育树。
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用inStrain软件对7株分离菌株进行基因组间SNV及popANI分析。
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采用血平板厌氧培养，利用特异性引物鉴定L. iners。监测菌株生长曲线，评价生物膜形成能力。提取培养上清液，测定pH及抑制G. vaginalis的抗菌活性。
7.统计分析
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利用PERMANOVA（adonis函数）检测组间差异，PCoA分析物种组成。差异分析采用LEfSe和Wilcoxon秩和检验，多重比较校正用Benjamini-Hochberg方法。
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采用Spearman相关分析菌群与健康状态关联，所有分析用R语言（v4.1.0）实现，p值校正用Holm方法。
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不同健康状态组的微生物共现网络通过R包microeco和meconetcomp构建。
主要结果
研究团队从物种组成、功能通路到基因特征三个层面进行了全面解析。在物种层面，MetaPhlAn3的注释显示，健康孕妇的阴道微生物组呈现出独特的分布模式，其中L. iners主导的CST III型占比高达50%，显著高于疾病组的31.15%。这一发现通过严格的ANOSIM检验得到确认。
图 中国孕妇妊娠晚期阴道微生物组组成与结构特征
深入的功能分析揭示了更为精细的机制。通过HUMAnN3解析MetaCyc通路，研究人员首次发现健康组富集的HDD生物合成I通路与L. iners丰度呈显著正相关。这一叶酸代谢的关键步骤，可能为胎儿神经发育提供重要支持。更令人惊讶的是，健康状态下的L. iners携带特定的功能基因，包括糖基转移酶和抗生素耐药基因ErmB，这些都可能成为维护阴道微环境稳定的"分子武器"。
图 基因相对丰度与健康状况的相关性分析
研究构建了首个中国孕妇阴道微生物非冗余基因目录，包含86,548个contigs。这一基础性工作为后续研究提供了宝贵资源。通过Salmon进行的定量分析发现，健康组特异性携带的ErmB耐药基因和糖基转移酶基因，可能与中国孕妇特殊的生理状态和免疫环境相适应。
图 不同健康状况下阴道微生物组中毒力因子、生物膜相关基因、碳水化合物活性酶及抗生素抗性基因的特征分析
比较基因组学的深度挖掘展现了研究的另一重要维度。对141株L. iners（含7株临床分离株）的pan-genome分析发现，来自不同健康状态的菌株存在显著差异。BV相关菌株特异性携带YhgE/Pip结构域蛋白基因，这一发现与后续的体外实验结果高度吻合——这些菌株确实表现出更强的生物膜形成能力。
图 不同健康状态下阴道微生物群优势菌种的相关性分析
采用MEGAHIT+metaWRAP组合策略获得的43个高质量MAGs，其中2株L. iners MAGs的完整度超过95%，为功能注释提供了可靠基础。
图 43个MAG的进化树
在实验验证方面，研究团队成功分离的7株L. iners临床菌株为理论发现提供了实体支撑。体外实验不仅证实了基因组预测的生物膜形成能力差异，更发现4株临床菌株（含健康来源ZM234/ZM241）对加德纳菌具有抑制活性。这些发现将抽象的基因组数据转化为具体的生物学功能，形成了完整的研究闭环。
图 中国孕妇阴道来源惰性乳杆菌（Lactobacillus iners）的生物学特性及抑制作用研究
这项研究提醒我们，在评估阴道健康状态时，不能简单以某种微生物的存在与否作为判断标准，而应该深入分析其功能特性。这种"菌株特异性"的研究视角，或许将成为未来微生物组研究的新方向。
随着这项研究的深入，我们或许很快就能看到基于这些发现的临床应用。从个性化的益生菌制剂，到精准的孕前微生态筛查，这些创新都可能从根本上改善母婴健康管理的水平。这项研究不仅解答了一个重要的科学问题，更为守护生命最初的健康防线开辟了新的可能。
参考文献
本篇文章来源于微信公众号:微因