Cell重磅發(fā)布15萬人體微生物基因組,！超大規(guī)模宏基因組研究揭示數(shù)千計人體微生物新物種
微生物宏基因組是當(dāng)今世界最熱門的科研領(lǐng)域之一,。越來越多的研究表明,，人體微生物發(fā)揮著重要的健康作用,，但大部分多樣性仍未得到充分探索，尤其是在除腸道以外的身體部位及非西方人群,。
在今日發(fā)表在Cell期刊的一項研究中,，由意大利特倫托大學(xué)Nicola Segata領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊利用來自不同地理位置、生活方式和年齡人群的9,428個宏基因組，突破性地重建了154,723個人體微生物基因組（45％高質(zhì)量），其中很多代表了此前未發(fā)現(xiàn)的新物種。值得關(guān)注的是大多數(shù)新發(fā)現(xiàn)的微生物存在于在非西方化人群中。此外，研究揭示了近5,000個菌種水平的基因組分箱（species-level genome bins,，SGBs）,，其中約77％是全新的,。研究人員在SGBs中注釋大量基因，其中許多與嬰兒發(fā)育或西方化有關(guān),，進(jìn)一步拓展了對全人類微生物組的理解和認(rèn)知,。研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)重新定義了科學(xué)家對人類微生物群的理解，并可能有助于了解過敏、自身免疫性疾病和其他復(fù)雜綜合征發(fā)病率不斷上升的原因,。
“我們的人類微生物組與人類共同進(jìn)化了數(shù)百萬年,，但最近西方化的生活方式,，包括衛(wèi)生條件,、抗生素和其他藥物的增加以及引入高脂肪飲食，可能對我們的腸道微生物組產(chǎn)生影響,，進(jìn)而影響人類與微生物的共生,。”論文通訊作者,、意大利特倫托大學(xué)基因組學(xué)家Nicola Segata表示,，“我們對大量細(xì)菌和古細(xì)菌進(jìn)行了基因鑒定和分類。這些是人類微生物組的一部分,，但至今仍有很多尚未開發(fā),、鑒定和描述,。我們還觀察到，其中許多微生物往往很少在西方化人群中被發(fā)現(xiàn),，這很可能是復(fù)雜工業(yè)化進(jìn)程的間接結(jié)果,?！?/span>
他介紹，當(dāng)使用最先進(jìn)的DNA測序儀對個體腸道微生物組的遺傳物質(zhì)進(jìn)行測序時,，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)測序儀產(chǎn)生的DNA片段中有很大一部分與任何已知微生物的基因組都不匹配。“因此,，人類微生物組的許多DNA都是無法映射的?！睂Υ?，研究人員利用短讀長測序技術(shù)和一種大規(guī)模的宏基因組組裝方法，從9000多個宏基因組中重建了細(xì)菌和古生菌基因組,。宏基因組來自46個數(shù)據(jù)集,，涉及來自32個國家的所有年齡段人群的皮膚、糞便、陰道和口腔樣本,。其中七個數(shù)據(jù)集來自非西方化人口,，包括來自蒙古的傳統(tǒng)農(nóng)牧群體、坦桑尼亞的狩獵采集者和傳統(tǒng)的斐濟(jì)人口,。重建的154,723個基因組超過了以前公開提供的微生物基因組的數(shù)量兩倍,。此外，所有組裝的基因組都通過了嚴(yán)格的質(zhì)量控制,，包括完整性評估,、污染和菌種異質(zhì)性檢測。
研究人員將154,723個基因組整合成約5,000個SGBs,。約4,930 個SGBs來自22個已知門,，345個SGBs不能被劃分到一個分類科。研究人員指出,，仍有77%的SGBs代表的物種沒有任何公開的基因組,。這些未知的SGBs平均包含9個重建的基因組。大多數(shù)未知的SGBs代表著與人類相關(guān)的罕見微生物,，大約一半的未知SGBs包含一個重建的基因組,，其中一些則更為普遍。研究人員還指出,，這些未知的SGBs增加了宏基因組reads的可映射性,。糞便樣本reads的可映射性增加了29％，達(dá)到87.5％,，口腔樣本增加了26％,，達(dá)到82％。值得關(guān)注的是,，該研究還提高了來自非西方化人群的腸道微生物組的可映射性,，達(dá)到83％。
非西方化的人群中具有大量的新物種,。研究小組懷疑,，這是因?yàn)檫^去對這些人群的研究較少，而且與西方化人群相比,，他們的生活方式促進(jìn)了更豐富的腸道多樣性,。Nicola Segata表示：“我們希望找到一些以前未開發(fā)的物種,，但數(shù)量和廣泛程度……超出了我們最初的預(yù)期,。”未來,，通過對新物種進(jìn)行研究,，特別是那些在非西方化人群中普遍存在的物種，或許可以幫助科學(xué)家了解相關(guān)疾病的發(fā)生與發(fā)展,。這也意味著,，未來我們還有很長的路要走,。
參考文獻(xiàn)：
1.Extensive Unexplored Human Microbiome Diversity Revealed by Over 150,000 Genomes from Metagenomes Spanning Age, Geography, and Lifestyle
2. Large Human Microbiome Analysis Discovers Thousands of New Species
3. Thousands Of New Microbiome Species Found Living on the Human Body
來源：測序中國
