近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature Biotechnology上題為“A unified catalog of 204，938 reference genomes from the human gut microbiome”的研究報(bào)告中，來自歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究將人類腸道微生物組中所有已知的細(xì)菌基因組匯編成了一個(gè)大型的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而就能幫助研究人員深入即使細(xì)菌基因和蛋白之間的關(guān)聯(lián)，以及其對(duì)人類健康的影響。

細(xì)菌遍布人體內(nèi)外，其能夠產(chǎn)生蛋白質(zhì)來影響機(jī)體消化、健康和對(duì)疾病的易感性，其如此普遍以至于人體微生物組成員的數(shù)量要比人體細(xì)胞還要多，包括細(xì)菌、真菌和其它微生物；為了理解細(xì)菌在人類生物學(xué)中所扮演的關(guān)鍵角色，科學(xué)家們通常會(huì)在實(shí)驗(yàn)室中分離并對(duì)其培養(yǎng)，隨后在對(duì)細(xì)菌進(jìn)行DNA測(cè)序，然而目前很多細(xì)菌還無法在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境中被培養(yǎng)繁殖。

為了獲得這些細(xì)菌的相關(guān)信息，研究人員采取了另外一種方法，他們從環(huán)境中（比如腸道）收集單一樣本，隨后在對(duì)整個(gè)樣本中的DNA進(jìn)行測(cè)序，然后利用計(jì)算機(jī)方法對(duì)來自單一樣本中的數(shù)千種物種的個(gè)體基因組進(jìn)行重建，這種方法被稱之為宏基因組學(xué)技術(shù)，該技術(shù)能作為一種替代方法對(duì)單個(gè)物種的DNA進(jìn)行分離和測(cè)序。

研究者Rob Finn表示，去年包括我們?cè)趦?nèi)的三個(gè)獨(dú)立團(tuán)隊(duì)重建了成千上萬個(gè)腸道微生物組基因組，而最大的問題就是這些團(tuán)隊(duì)所得到的結(jié)果是否具有可比性，以及是否能將這些結(jié)果匯編成為一個(gè)非常全面的清單。目前研究人員已經(jīng)從人類腸道中超過4600種細(xì)菌群落中匯編了20萬個(gè)基因組和1.7億個(gè)蛋白質(zhì)序列，這種新型的數(shù)據(jù)庫(kù)（統(tǒng)一的人類胃腸道基因組集合和統(tǒng)一的胃腸道蛋白質(zhì)目錄）揭示了機(jī)體腸道的巨大多樣性，并為進(jìn)一步進(jìn)行腸道微生物組研究鋪平了道路。

研究者繪制出的這個(gè)巨大的目錄是微生物組研究的一個(gè)里程碑，未來或?qū)⒛転榭茖W(xué)家們提供非常寶貴的資源來研究人類腸道生態(tài)系統(tǒng)中每一種細(xì)菌所扮演的關(guān)鍵角色。這項(xiàng)研究表明，超過70%被檢測(cè)到的細(xì)菌從而在實(shí)驗(yàn)室中被成功培養(yǎng)過，而其在體內(nèi)的活性仍然未知，而這類細(xì)菌中最大的群體就是Comantemales；研究者表示，看到Comantemales如此廣泛真是一個(gè)驚喜，這就凸顯了我們的確對(duì)腸道中的細(xì)菌知之甚少，我希望這個(gè)目錄能幫助生物信息學(xué)家和分子生物學(xué)家在未來幾年彌補(bǔ)這一知識(shí)空白。

該數(shù)據(jù)庫(kù)/目錄收集的所有數(shù)據(jù)都能在在線資源Mgnify中獲得，其能幫助科學(xué)家們分析微生物的基因組數(shù)據(jù)并且與當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比；隨著世界各地研究團(tuán)隊(duì)不斷發(fā)布新的數(shù)據(jù)庫(kù)，該目錄可能會(huì)擴(kuò)大到包括其它機(jī)體部位的微生物組，比如皮膚或口腔內(nèi)部等部位。最后研究者表示，這一目錄的匯編未來或?yàn)槲⑸飳W(xué)家和臨床研究人員提供非常豐富的資源，然而研究人員可能會(huì)在南美洲、亞洲和非洲等代表性不足的地區(qū)發(fā)現(xiàn)更多新的細(xì)菌物種，目前研究人員并不清楚不同人群中細(xì)菌多樣性的差異和變化情況。

圖片來源：CC0 Public Domain

參考資料：

【1】Unparalleled inventory of the human gut ecosystem

【2】Almeida, A., Nayfach, S., Boland, M. et al. A unified catalog of 204,938 reference genomes from the human gut microbiome. Nat Biotechnol (2020). doi：10.1038/s41587-020-0603-3