一個國際科學家團隊已將人類腸道微生物組中所有已知的細菌基因組整理到一個大型數(shù)據(jù)庫中，使研究人員能夠探索細菌基因與蛋白質之間的聯(lián)系，以及它們對人體健康的影響。

該項目由EMBL的歐洲生物信息學研究所(EMBL-EBI)牽頭，其中包括來自Wellcome Sanger研究所，特倫托大學，Gladstone研究所和美國能源部聯(lián)合基因組研究所的合作者。他們的工作已發(fā)表在《自然生物技術》上。

微生物多于人類細胞

細菌從內到外覆蓋著人體。它們產生的蛋白質會影響我們的消化，我們的健康以及我們對疾病的敏感性。它們如此普遍，以至于人體中的微生物組中所包含的細胞(細菌，真菌和其他微生物)比人體細胞中的細胞要多。

為了了解細菌物種在人類生物學中的作用，科學家通常在對DNA進行測序之前先在實驗室中對其進行分離和培養(yǎng)。但是，許多細菌會在實驗室環(huán)境下無法重現(xiàn)的條件下壯成長。

為了獲得有關此類物種的信息，研究人員采取了另一種方法：他們從環(huán)境中收集單個樣本(在這種情況下為人類腸道)，并對整個樣本中的DNA進行測序。然后，他們使用計算方法從該單個樣本中重建成千上萬種物種的個體基因組。這種稱為宏基因組學的方法為分離和測序單個物種的DNA提供了有力的替代方法。

人類腸道中的生物多樣性

“去年，包括我們在內的三個獨立團隊重建了數(shù)千個腸道微生物組基因組。主要問題是這些團隊是否具有可比的結果，以及我們是否可以將它們匯總到一個全面的清單中，” EMBL- EBI。

科學家現(xiàn)在已經從人類腸道中的4,600多種細菌中編輯了20萬個基因組和1.70億個蛋白質序列。他們的新數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一的人類胃腸道基因組集合和統(tǒng)一的胃腸道蛋白質目錄，揭示了我們膽量的巨大多樣性，為進一步的微生物組研究鋪平了道路。

特倫托大學首席研究員尼古拉·塞加塔(Nicola Segata)解釋說：“這一巨大的目錄是微生物組研究的一個里程碑，對于科學家們來說，這是寶貴的資源，可以用來開始研究并希望了解每種細菌在人類腸道生態(tài)系統(tǒng)中的作用。”

該項目表明，實驗室中從未培養(yǎng)出超過70%的被檢測細菌，它們在人體中的活動仍然未知。屬于該類別的最大細菌群是Comantemales，這是腸道菌的一種順序，該菌群于2019年在EMBL海德堡的Bork集團領導的一項研究中首次描述。

芬恩團隊的EMBL-EBI /桑格博士后研究員亞歷山德·阿爾梅達(Alexandre Almeida)解釋說：“看到同伴有多么廣泛，真是令人驚訝。這突顯了我們對腸道中細菌的了解很少。” “我們希望我們的目錄將在未來幾年內幫助生物信息學家和微生物學家彌合這一知識鴻溝。”

可免費訪問的數(shù)據(jù)資源

MGnify是EMBL-EBI在線資源，可讓MGnify免費獲得統(tǒng)一人類胃腸道基因組集合和統(tǒng)一人類胃腸道蛋白質目錄中的所有數(shù)據(jù)，科學家可以利用這些數(shù)據(jù)分析微生物基因組數(shù)據(jù)并與現(xiàn)有數(shù)據(jù)集進行比較。

該項目在科學界已經有許多用戶。隨著來自全球研究團隊的新數(shù)據(jù)集的出現(xiàn)，該目錄可能會擴展到包括其他身體部位的微生物組，例如皮膚或口腔內部。

“該目錄為微生物學家和臨床醫(yī)生提供了非常豐富的信息來源。但是，我們可能會在代表性不足的地理區(qū)域(如南美，亞洲和非洲)發(fā)現(xiàn)更多新型細菌物種。我們仍然對該細菌知之甚少不同人群中細菌多樣性的差異。” Almeida解釋說。