@ 2021.06.30 , 08:42

耐人寻味:从人类粪便中发现了5万多未知病毒

今天发表在《自然·微生物学》上的研究发现了生活在人类肠道中的54118种病毒,其中92%是以前未知的。

但正如联合基因组研究所和加州斯坦福大学所发现的,其中绝大多数是噬菌体——"吃"细菌的病毒,不攻击人体细胞。

当我们大多数人想到病毒时,都是如腮腺炎、麻疹或最近的COVID-19之类的坏东西。然而,在我们的身体里有大量这种微小的寄生者——主要是在肠道里——专门针对其它的小生物。

除了帮助我们消化食物,这些微生物还有许多其他重要作用。它们保护我们免受致病菌的侵害,调节我们的精神健康,在我们还是孩子的时候为我们的免疫系统打基础,并在成年后的免疫调节中持续发挥作用。

可以说,人类的肠道现在是地球上研究得最充分的微生物生态系统。然而,生活在那里的70%以上的微生物物种还未经实验室培养过。

我们之所以知道这一点,是因为可以通过一种被称为元基因组学的方法获得肠道微生物组的基因蓝图。这是一种强大的技术,直接从环境中提取DNA并进行随机测序,给我们提供了一个快照,让我们知道里面存在什么,以及它可能在做什么。

元基因组学研究表明,要对人类肠道中的所有微生物物种进行编目和分离。

11810份粪便样本

在新研究中,我们通过计算从11810个公开的粪便样本的元基因组中挖掘出病毒序列,这些样本来自24个不同国家的人。

这一工作产生了元基因组肠道病毒目录,这是学科内迄今为止最大的信息资源。目录包括189·680个病毒基因组,代表了50000多个不同的病毒物种。

值得注意的是,这些病毒物种中90%以上是未知的。它们共同编码了超过45万种不同的蛋白质——一个巨大的功能潜力库,可能对它们的微生物宿主有利,也可能对人类有害。

我们还深入研究了不同病毒的亚种,发现一些病毒在24个国家中显示出惊人的地理模式。

例如,最近描述的神秘的crAssphage的一个亚种在亚洲很普遍,但在欧洲和北美的样本中却很少或没有。

耐人寻味的是,我们发现三分之一最常见的病毒编码蛋白具有未知的功能,包括11000多个与 "β-内酰胺酶 "有远距离关系的基因,这些基因能够对青霉素等抗生素产生抗性。

在确定了噬菌体之后,我们的下一个任务是将它们与它们的微生物宿主联系起来。细菌的免疫系统,能够 "记住"过去的病毒感染并防止它们再次发生。

它们通过复制和存储入侵病毒的片段到它们自己的基因组中来实现这一目标。

我们利用这种对过去攻击的记录,将许多病毒序列与它们在肠道生态系统中的宿主联系起来。不出所料,高含量的病毒物种与肠道中高含量的细菌物种相联系,大部分属于细菌门的Firmicutes和Bacteroidota。

那么,我们能用这些新信息做什么呢?肠道病毒及其宿主清单,最有希望的应用是噬菌体疗法。

人们一直在讨论使用饮食干预、益生菌、益生元甚至 (粪便微生物群移植)来定制人们的肠道微生物群,以改善个人的健康。

噬菌体疗法可能是对这一目标的有益补充,它为微生物组操作增加了物种甚至亚种级别的精确性。

然而,值得注意的是,根据我们的数据预测,我们只调查了全部肠道病毒多样性的一小部分。所以我们仍然有很长的路要走。

https://www.sciencealert.com/over-90-of-54-00-viruses-just-found-in-people-s-poo-were-previously-unknown-to-science


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