Cell：大規模宏基因組研究的驚人發現
日期：2015-02-02 09:16:59
科學家們首次在腸道菌群中大規模分析了菌種內部的基因變異。
人類消化道中居住著大量的微生物，它們被統稱為腸道微生物組。腸道微生物組在人類代謝食物、抵御感染和應答藥物等過程中起到了重要的作用。許多人類疾病都與微生物組失衡有關。
我們知道腸道菌群的菌種組成是因人而異的，而一項大規模宏基因組進一步揭示了微生物組驚人的復雜性。華盛頓大學的科學家們發現，人們共有的一些細菌中，還存在著廣泛的菌株差異。這項研究發表在一月二十九日的Cell雜志上。
“了解菌株水平上的多樣性，”文章的資深作者，華盛頓大學的副教授Elhanan Borenstein說，“對于理解腸道菌組成及其對健康和疾病的影響，是非常關鍵的。”
Borenstein的研究團隊將人類微生物組作為一個復雜的系統進行研究，開發了分析微生物組數據的復雜計算方法。這種方法可以在多種腸道菌中分析菌株水平上的遺傳變異。
同種細菌的不同菌株之間，基因或基因拷貝數會出現很大的差異。這種基因拷貝數變異能顯著改變菌株的多種能力，包括耐藥性、毒力、從環境攝取生化分子、分解物質獲得能量、移動方式等等。這些因素決定著菌株的生活方式，能對人類宿主的健康產生影響。
“我們可以直接根據鳥槍法宏基因組數據，在群體中評估指定菌種中給定基因的拷貝數變異，”Borenstein說。
Borenstein等人通過計算分析精確定位了每個序列的菌種來源，發現在一百多人的微生物組中，有幾十個菌種的五千多個基因存在著顯著的拷貝數變化。這樣的基因出現在他們所分析的每個菌種中，有些菌種近四分之一的基因都存在拷貝數變異。
這項研究為人們展示了微生物組的廣泛菌株差異，并且鑒定到了一些新菌株。研究顯示，這種基因拷貝數變異與細菌的運動能力、物質運輸和能量獲取有關。菌株水平的多樣性體現了微生物對腸道環境變化的快速適應。
研究人員還發現，一些菌株的基因拷貝數變異與肥胖癥、炎癥性腸病等疾病有關，具有一定的臨床意義。“我們希望這項研究能鼓勵人們從一個新的角度研究腸道微生物組，將其視為一個高度適應性的復雜系統，幫助人們通過操縱腸道菌的組成和功能來進行疾病管理，” Borenstein說。
上一篇： 癌癥研究大師發表新型腫瘤實驗平臺
