科研进展

深圳先进院首次揭示肠道噬菌体组与II型糖尿病的相关性

时间:2018-02-06  来源:合成所(筹) 贺靓 文本大小:【 |  | 】  【打印

  日前,中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所(筹)(以下简称“合成所”)研究团队在人体微生物组研究领域取得重要研究进展,相关学术研究成果A Human Gut Phage Catalog correlates the Gut Phageome with Type 2 Diabetes (人肠道噬菌体集揭示肠道噬菌体组和II型糖尿病的相关性)发表于国际权威学术期刊Microbiome(《微生物组》),该研究首次证实了人体肠道噬菌体组和糖尿病的关联性。合成所马迎飞研究员为该文章的第一作者和通讯作者,刘陈立研究员为共同通讯作者。

  噬菌体是一类专一感染细菌的病毒,是地球上数量最高的生物体。它同时也是人体肠道微生物组的重要组成部分,据估计人体肠道内每克粪便含有的病毒颗粒物的含量至少为109个。肠道噬菌体的种类丰富、数量巨大,通过塑造肠道菌群结构,进而影响人体健康。但是,人们目前对于噬菌体的认识还非常匮乏,噬菌体的繁殖需要严格依赖宿主菌,当前绝大多数肠道细菌和环境细菌难以获得纯培养。

  论文作者首次利用已有的人体肠道微生物大数据,开发了一系列生物信息学方法,挖掘其中的噬菌体基因组序列,鉴定了大量的全新肠道噬菌体,揭示了肠道噬菌体组的多样性和新颖性。通过对这些噬菌体基因组序列的分析,科研人员发现这些噬菌体携带大量的功能基因,这些基因和宿主细菌在肠道环境中的生存适应性相关。

  研究显示糖尿病患者的肠道细菌菌群组成变化和糖尿病有着显著的相关性。由于噬菌体-细菌之间是捕食者-被捕食者的关系,通常认为糖尿病人肠道菌群的变化会影响噬菌体的组成差异。但是,合成所的科研人员首次发现了肠道噬菌体的数量在糖尿病患者肠道中的数量显著的高于对照组,经过进一步分析发现肠道细菌和噬菌体之间存在复杂的关系网络,细菌与噬菌体之间不是简单的“此消彼长”的关系。这个工作连同近期其他实验室发在Cell(doi: 10.1016/j.cell.2015.01.002)上的工作,都暗示着噬菌体-细菌-宿主两两之间存在着相互作用,这种关系有可能影响着人体的健康。解析这些关系将是该领域的研究热点,合成生物学将为研究和利用这些关系提供新的视角。

  2017年是噬菌体被发现100周年。噬菌体被发现伊始就成为遗传学和分子生物学上乃至合成生物学研究中重要的模式生物,世界上第一个合成生物体就是噬菌体。同时,噬菌体作为细菌的天敌,2014年被美国国立卫生研究院列为对抗耐药菌武器之一。该研究提供了丰富的肠道噬菌体的信息,使科研人员可以通过合成生物学的方法改造肠道噬菌体,并为应用噬菌体干预肠道菌群预防和治疗某些疾病提供了依据。

  该项目获得了国家自然科学基金、973项目、863项目、深圳市基础研究学科布局以及深圳市孔雀团队等基金的资助。

    论文链接

人体肠道噬菌体组的鉴定分析流程

专一感染拟杆菌的肠道噬菌体序列