科學(xué)家揭開人類機體無法培養(yǎng)的腸道菌群的奧秘！

近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自勞倫斯伯克利國家實驗室等機構(gòu)的科學(xué)家們通過對3810個公開的人類腸道宏基因組進(jìn)行計算重建，展示了大約6.1萬個微生物基因組，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問題，比如為何特定的微生物菌群無法在實驗室中進(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)家們對人類腸道進(jìn)行了大量研究，同時也進(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細(xì)菌的生長至關(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種不同疾病患者機體的微生物組與健康個體進(jìn)行對比后發(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，其在強直性脊柱炎的患者機體中明顯缺失，繪制出強直性脊柱炎患者機體中該菌群基因組的變化圖譜對于深入闡明疾病發(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)測準(zhǔn)確性會明顯提高。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算工具的有效性。