肠道菌群研究竟还可以这样做

做肠道菌群研究最愁的是没有思路，今天分享一篇发表在PNAS（IF12.779）上关于菌群研究的论文“The virota and its transkingdom interactions in the healthy infant gut”，学习作者是如何通过给8个儿童的肠道菌群检测，把文章发表在PNAS杂志上的。

首先作者介绍人类肠道微生物群是一个复杂的生态系统，包含多个生命王国的成员，包括寄生虫、真菌、原生生物、古细菌、细菌和病毒。所有这些复杂的相互作用在健康和疾病中发挥着重要作用。和肠道菌群中细菌相关的疾病较多，如炎症性肠病、哮喘和I型糖尿病等。而和肠道菌群中病毒（病毒组）相关的疾病也逐渐被揭示出来，如结直肠癌等。但总体病毒组的研究较少。

就组成而言，成人和婴儿肠道病毒群以噬菌体为主，其中大部分仍未被识别，因此被称为“病毒暗物质”，使病毒群分析变得复杂。不同真核病毒家族的成员（如腺病毒) 已在健康的婴儿粪便样本中进行了描述，但通常在没有临床症状的情况下观察到它们。尽管真核肠道病毒对健康有益的证据很少，但小鼠实验表明肠道病毒在正常肠道形态和功能发育中具有潜在作用。但人类肠道中的病毒存在及作用到底是什么情况，却很难说的清楚，比如健康婴儿中最普遍的真核病毒家族之一是指环病毒科（Anelloviridae），迄今为止，该病毒家族尚未与任何疾病相关。

前期已有研究表明，虽然新生婴儿肠道内并不含有感染真核细胞的病毒，但在第4个月的婴儿体内，感染人类细胞的真核病毒就逐渐能够被检测出，提示肠道中的病毒或许也是一种“菌群”。但是，婴儿肠道中真核菌群的研究缺乏连续采样的模式，无法对婴儿肠道中真核类菌群的变化归纳出趋势，也就没有形成稳定的真核生物群落的建议。一些研究人员甚至认为，这种稳定的肠道真核生物群落从未形成，它们只是通过口腔和饮食来源的乘客。

为了解病毒在肠道中的存在和变化规律，作者对健康婴儿出生后第一年的肠道微生物组动态进行了深入分析，重点是病毒组。为了研究病毒组，对来自 8 名婴儿的 304 个样本（平均每个婴儿 38 个样本）的纯化病毒样颗粒 (VLP) 进行宏基因组测序，使其成为迄今为止采样最密集的健康婴儿肠道病毒组数据集。

那作者获得了什么结果呢？

首先证明自己的方法能检测到高富集比例的病毒序列，并且在测序结果中发现噬菌体占比很高（图1A-B）；而感染哺乳动物的真核病毒占到了12.3％（图1C）；除此之外，婴儿体内的病毒不仅显示出惊人的个性差异，研究人员还发现少量保守性的噬菌体组，比如研究中所有婴儿体内均检测出乳球菌噬菌体（图1D）。研究人员通过连续采样，发现婴儿最初几周内重叠群丰度迅速增加（图1E）；并且病毒菌群和婴儿体内细菌菌群的建立还相互关联（图1F），且大部分菌群生活方式较温和（图1G）如图1所示。

图1 婴儿肠道病毒组的组成

对于细菌菌群，一般是后天的生活方式和饮食方式所影响和决定的，对于病毒菌群是如何变化的还没有确切的研究报道，在这个研究中，作者追踪发现，在婴儿出生后的第一年，大约发生了16次的DaMiVs感染（图2A），并且病毒感染率和婴儿日托出勤率密切相关（图2B-C）。

图2，婴儿肠道中DaMiV感染累积情况

除此之外，这篇研究报道还介绍了测序工作中发现的Anelloviridae病毒，CrAssphage噬菌体，植物病毒，真菌感染病毒及一些真核生物。

小结

在此项研究中，整体和一般的肠道菌群测序研究方法类似，但作者重点关注了日常不起眼的“病毒菌群”；并且作者在采集样本时，不是采集一个时间点的大批量样本，而是针对8名婴儿进行持续采样，因此发现了一些“病毒菌群”出现和发生的规律。总体思路较简单，但是创新性不错，测序投入也较多。

本文的通讯作者Jelle Matthijnssens来自鲁汶大学

转自：“学术查”微信公众号

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