一种与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的筛选方法

本发明属于胸外科，尤其涉及一种与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的筛选方法及其应用。

背景技术：

1、目前，食道癌是全球第十大常见的癌症，并且是造成癌症相关死亡的第六大原因。在中国，食道鳞癌是主要类型。近年来，新辅助免疫治疗在局部进展期食管鳞癌的治疗中得到了推广。然而，一些研究指出，免疫治疗后食管鳞癌患者出现耐药现象。这种耐药是由于肿瘤细胞逐渐适应免疫治疗的压力，并产生了一些逃避机制，从而降低或失效治疗效果。为了预防耐药性的发生，必须寻找有效预测免疫治疗疗效的生物标志物，并加强对患者的监测和评估，以及及早发现治疗失败的情况，以便及时调整治疗方案，提高患者的治疗效果和生活质量。因此，寻找预测免疫治疗疗效的生物标志物对于食管鳞癌的治疗决策具有重要意义。尽管食管鳞癌的免疫治疗耐药机制尚不清楚，但一些研究表明，食管鳞癌的新辅助免疫治疗耐药与肿瘤微环境的改变有关。近年来，肠道菌群在与肿瘤微环境相互作用方面备受关注。越来越多的证据显示，肠道微生物组的组成与肿瘤的免疫治疗疗效有关。肠道菌群可通过多种途径与肿瘤微环境相互作用，包括通过免疫系统的调节作用。此外，肠道微生物还可以通过代谢产物和信号分子等途径，直接或间接地影响肿瘤细胞的耐药。

2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

3、目前在食道鳞癌的治疗中，缺乏一种能够有效预测免疫治疗疗效的生物标志物，这是一项技术上的缺陷和问题。这种缺陷会导致免疫治疗的失败或延误，从而影响患者的治疗效果和生存率。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的筛选方法及其应用。

2、本发明是这样实现的，一种与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的筛选方法包括以下步骤：

3、s101，在患者接受抗肿瘤治疗的第一周期治疗前，采集粪便样本；

4、s102，使用16s rdna技术检测其中微生物群的情况；

5、s103，根据患者的免疫治疗效果分组，使用基于物种丰度的随机森林分析筛选出具有显著贡献的物种，作为分类或分组的生物标志物；

6、s104，绘制roc曲线以评估模型性能。

7、进一步，s103中所述随机森林模型中，使用meandecreaseaccuracy和meandecreasegini这两个指标来筛选变量。

8、本发明的另一目的在于提供一种与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的应用方法，与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的应用方法分为两种方案，方案一是针对潜在治疗敏感人群，包括以下步骤：

9、s201，观测与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群，确定对象为对潜在治疗敏感人群；

10、s202，进行新辅助免疫治疗；

11、s203，手术治疗。

12、进一步，方案二是针对潜在治疗抵抗人群，包括以下步骤：

13、s301，观察观测与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群，确定对象为对潜在治疗抵抗人群；

14、s302，对潜在治疗抵抗人群进行与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的移植；

15、s303，移植后对对象进行新辅助免疫治疗，若对象变为治疗敏感人群，则对其完善新辅助免疫治疗和后续的手术治疗；若对象仍为治疗抵抗人群；则对其进行新辅助放化疗和后续手术治疗。

16、本发明另一目的在于提供一种系统用于筛选与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的方法，该系统包括：

17、一个样本收集模块，用于采集粪便样本；

18、一个微生物检测模块，使用16s rdna技术检测粪便样本中的微生物群；

19、一个分析模块，根据患者的免疫治疗效果分组，使用基于物种丰度的随机森林分析筛选出具有显著贡献的物种，作为分类或分组的生物标志物；

20、一个评估模块，用于绘制roc曲线以评估模型性能。

21、所述分析模块使用meandecreaseaccuracy和meandecreasegini这两个指标在随机森林模型中筛选变量。

22、所述样本收集模块在患者接受抗肿瘤治疗的第一周期治疗前，使用无菌的收集设备收集粪便样本，并将其冷冻在-80℃以保存微生物的dna。

23、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

24、第一、本发明提供的筛选方法找到了一种现阶段没能发现的能有效预测食管鳞癌免疫治疗疗效的生物标志物并提供了一种应用方法。

25、本发明提供了一种能有效预测食管鳞癌免疫治疗疗效的生物标志物，在食管鳞癌的治疗过程中提供了新的思路。本发明可加强对患者的监测和评估，可及早发现治疗失败的情况并及时调整治疗方案，提高患者的治疗效果和生活质量。

26、第二，本发明的粪便样本采集是一种简单、非侵入性的方法，可用于获取肠道微生物群。近年来，随着肠道微生物群在健康和疾病中的重要性得到越来越多的认识，粪便样本采集成为了研究肠道微生物群的重要手段。

27、本发明使用16s rdna技术检测微生物群的情况：16s rdna是细菌和古细菌的核糖体rna基因的亚单位，其序列在不同种类间有所不同，可用于检测微生物群的组成。相比于传统的文化方法和基因芯片技术，16s rdna技术具有高通量、高灵敏度、高特异性和低成本等优点，是当前研究肠道微生物群的主要方法之一。

28、本发明使用基于物种丰度的随机森林分析构建不同分类水平的模型：随机森林是一种基于决策树的集成学习方法，能够对大量特征进行有效的特征选择和分类。在构建肠道微生物群分类模型时，利用meandecreaseaccuracy和meandecreasegini这两个指标来筛选出具有显著贡献的物种，作为分类或分组的生物标志物。随机森林可以有效地处理高维度的微生物群数据，并具有较高的分类准确率。

29、本发明绘制roc曲线以评估模型性能：roc曲线是一种常用的分类器性能评估指标，能够反映分类器的灵敏度和特异度。利用roc曲线评估分类模型的性能，为临床治疗提供指导。

30、第三，本发明观测与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群，确定对象为对潜在治疗敏感人群：观测与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群，能够为临床治疗提供个体化的治疗方案，使治疗效果更加显著，同时避免不必要的治疗和副作用。

31、本发明进行新辅助免疫治疗：新辅助免疫治疗是一种治疗方法，能够在手术前通过免疫调节的手段降低肿瘤的负荷和转移风险，提高手术的治疗效果，是一种较为有效的治疗手段。

32、本发明手术治疗或其他治疗方案：手术治疗是食管鳞癌的主要治疗手段，能够彻底切除肿瘤组织，提高治疗效果。如果患者不能接受手术治疗，还可以选择其他治疗方案，如放化疗等。

技术特征：

1.一种与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的筛选方法，其特征在于，s103中所述随机森林模型中，使用meandecreaseaccuracy和meandecreasegini这两个指标来筛选变量。

3.如权利要求1所述与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的筛选方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括使用16s rdna技术对所述样本进行检测，具体步骤为：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括使用基于物种丰度的随机森林分析构建模型，具体步骤为：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括评估模型性能和选择生物标志物，具体步骤为：

7.一种系统用于筛选与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的方法，其特征在于，该系统包括：

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述分析模块使用meandecreaseaccuracy和meandecreasegini这两个指标在随机森林模型中筛选变量。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述样本收集模块在患者接受抗肿瘤治疗的第一周期治疗前，使用无菌的收集设备收集粪便样本，并将其冷冻在-80℃以保存微生物的dna。

技术总结
本发明属于胸外科技术领域，公开了一种与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的筛选方法。与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群的筛选方法包括以下步骤：在患者接受抗肿瘤治疗的第一周期治疗前，采集粪便样本；使用16S rDNA技术检测其中微生物群的情况；根据患者的免疫治疗效果分组，使用基于物种丰度的随机森林分析筛选出具有显著贡献的物种，作为分类或分组的生物标志物，即为与食管鳞癌免疫治疗疗效相关的肠道菌群；绘制ROC曲线以评估模型性能。本发明可加强对患者的监测和评估，以及及早发现治疗失败的情况，及时调整治疗方案，提高患者的治疗效果和生活质量。

技术研发人员：袁勇,周建丰,方品皓,杨玉赏,肖鑫,栾思源,李潇坤,梁志文,刘宜鑫
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15