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Nature Genetics:人类基因如何影响微生物组?

2016-10-20 15:25:13 来源:中国疾病预防控制中心

微生物组(microbiome)是由着名微生物学家、1958年诺贝尔生理学或医学奖获得者乔舒亚?莱德伯格(Joshua Lederberg)团队提出的概念,它特指微生物群落遗传信息的总和。很显然,微生物与人类的发育、健康息息相关。 

过去以动物、双胞胎为模型的研究都表明,部分微生物组是可以遗传的。但是,我们对于宿主基因组如何影响微生物组的认知却很有限。 

近期,来自于格罗宁根大学、马斯特里赫特大学的研究团队通过大规模的宏基因组测序,发现人类一些特定的基因会影响细菌的种类以及它们的代谢模式。相关研究成果于2016年10月3日发表在Nature子刊《Nature Genetics》。 

3次试验:获取最大规模的宏基因组数据 

首先,格罗宁根大学医学中心的研究团队开展了Lifelines-DEEP研究,共招募了984个受试对象,采集他们的粪便样本,利用宏基因组测序技术确定微生物种类及其功能。这些数据会与受试对象的基因组、表型及饮食等信息整合起来。随后,格罗宁根大学医学中心继续开展了500FG研究(425个受试对象),马斯特里赫特大学医学中心同时进行了MIBS列队试验(105个参与者)。 

文章作者Marc Jan Bonder 表示,他们获取了迄今为止规模最大的宏基因组数据,以此确定微生物群的丰度和功能。他们试图通过大量样本,将微生物的多样性与遗传的变异性联系起来,从而确定基因影响微生物组的方式。 

双歧杆菌:受乳糖不耐症影响 

研究人员发现了一个有趣的现象:决定成年人是否表达乳糖酶的遗传变异与肠道内是否存在双歧杆菌有关联。 

通常,乳糖酶缺乏会引发乳糖不耐症。但是,数据显示无论是否表达乳糖酶,个体摄取牛奶的量并没有差异。而且,对于未携带功能性乳糖酶基因的个体而言,研究人员发现他们肠道双歧杆菌的数量多于常人。 

这是为什么呢?研究人员推测,双歧杆菌能够分解乳糖,从而缓解了因缺乏乳糖酶而引发的乳糖不耐症。伴随着乳制品的摄取,肠道内细菌种类也增多,从而弥补了乳糖酶的缺陷,营造了“和谐景象”。 

免疫系统:影响微生物 

同时,研究人员还发现,C型凝集素基因编码的受体负责识别不同种类的细菌和真菌,同时引导细胞因子与这些微生物互作。 

这些受体是先天免疫系统的一部分。其他先天免疫基因也被发现,与一些微生物的功能发挥存在微弱的关联性。这意味着,C型凝集素受体可能可以成为修改微生物群的一个潜在靶标,从而实现某种治疗目的。 

研究人员强调,这一大型研究成果首次让他们了解了人类基因如何影响微生物组,这对于受基因、微生物、环境等多种因素导致的疾病而言,有着积极的意义。它有望为个性化医疗提供新的视角,例如乳糖不耐症。 

    

(来源:生物探索) 

原文出处:Bonder MJ, Kurilshikov A, Tigchelaar EF, et al. The effect of host genetics on the gut microbiome[J]. Nat Genet. 2016 Oct 3.doi: 10.1038/ng.3663. 

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