科學(xué)家揭開人類機(jī)體無法培養(yǎng)的腸道菌群的奧秘！

近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過對(duì)3810個(gè)公開的人類腸道宏基因組進(jìn)行計(jì)算重建，展示了大約6.1萬個(gè)微生物基因組，這些宏基因組是微生物組樣本中存在的所有遺傳物質(zhì)的集合，宏基因組組裝的基因組（MAGs）包括2508種此前未知的物種，從而使得已知的人類腸道細(xì)菌種類達(dá)到了4558種，并使得已經(jīng)測(cè)序的腸道菌群的系統(tǒng)發(fā)育多樣性增加了50%。

本文研究結(jié)果或能幫助回答多個(gè)問題，比如為何特定的微生物菌群無法在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行培養(yǎng)，此前科學(xué)家們利用宏基因組和單細(xì)胞基因組研究解析了環(huán)境樣本中無法培養(yǎng)的微生物的特殊代謝能力，很多環(huán)境微生物很難被研究，研究者也并不確定是否這些未經(jīng)培養(yǎng)的微生物真的是無法培養(yǎng)的，相比之下，科學(xué)家們對(duì)人類腸道進(jìn)行了大量研究，同時(shí)也進(jìn)行了大規(guī)模的培養(yǎng)工作，這就表明，人類腸道中許多野生的未經(jīng)培養(yǎng)的菌群很難用當(dāng)前的方法進(jìn)行培養(yǎng)。

通過將無法培養(yǎng)的菌群的重建基因組與能進(jìn)行培養(yǎng)菌群的基因組進(jìn)行比較，研究者發(fā)現(xiàn)，無法培養(yǎng)的細(xì)菌菌群的基因組平均小20%，并且其缺少多種脂肪酸、氨基酸和維生素的生物合成途徑，無法培養(yǎng)的腸道菌群中所缺失的常見基因或許對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)至關(guān)重要，當(dāng)然了這或許也是此前研究中并未關(guān)注的方面。

在名為IGGsearch的新型工具的幫助下，研究者將10種不同疾病患者機(jī)體的微生物組與健康個(gè)體進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，大約40%的微生物疾病與此前認(rèn)為并沒有基因組的物種或許有關(guān)；比如研究者發(fā)現(xiàn)的其中一種新的物種—Negativicutes菌群，其在強(qiáng)直性脊柱炎的患者機(jī)體中明顯缺失，繪制出強(qiáng)直性脊柱炎患者機(jī)體中該菌群基因組的變化圖譜對(duì)于深入闡明疾病發(fā)生至關(guān)重要，此外，研究者還利用IGGsearch微生物組特性構(gòu)建出了用于疾病研究的預(yù)測(cè)性模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與當(dāng)前工具相比，這種新型工具的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性會(huì)明顯提高。后期研究者希望能夠繼續(xù)深入研究揭開人類腸道中更多無法進(jìn)行培養(yǎng)的微生物菌群，并利用人類腸道微生物組作為模型來闡明多種計(jì)算工具的有效性。