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《自然》收录4600种肠道细菌基因库 靠肠道治病将有的放矢
2020-07-28 18:30 前瞻网   

 

近日,《自然-生物技术》收录了一个国际科学家小组的综述性研究,他们将所有已知的人类肠道微生物细菌基因组整理到了一个单一数据库中。这将有助于研究人员探索细菌基因和蛋白质之间的联系以及它们对人类健康的影响。

该项目由EMBL的欧洲生物信息学研究所(EMBL-EBI)牵头,包括来自Wellcome Sanger研究所、Trento大学、Gladstone研究所和美国能源部联合基因组研究所的合作者参与。

细菌遍布人体内外,它们产生的蛋白质会影响我们从消化到疾病感染等一系列健康问题。它们数量众多,估计整个人体微生物群(细菌、真菌和其他微生物)中的细胞数量,比人体细胞数量都多。

为了了解细菌物种在人类生物学中所扮演的角色,科学家们通常在实验室里对它们进行分离和培养,然后再对它们进行DNA测序。然而,实验室功能有限,许多细菌只能在实验室还无法复制的环境中繁衍生息。

为了获得这类细菌的信息,研究人员采取了另一种方法:他们从环境中收集一个样本——在本例中是人类的肠道——并对整个样本中的DNA进行测序。然后他们用计算方法从单个样本中重建出数千个物种的单个基因组。

这种被称为宏基因组学的方法为分离和测序单个物种的DNA提供了一个强有力的替代方法。

科学家们现在已经从人类肠道中4600多种细菌中收集了200000个基因组和1.7亿个蛋白质序列。

该项目显示,超过70%的被检测细菌从未在实验室中培养过,也就是说,它们在人体内的活性仍然是未知的。这类细菌中最多的一类是Comantemales,这是一种2019年由海德堡EMBL博克团队首次描述的肠道细菌。

研究作者之一、特伦托大学首席研究员尼古拉·塞加塔将这个项目称作微生物组研究的一个“里程碑”。他们的新数据库——统一的人类胃肠基因组集合和统一的胃肠蛋白质目录——充分揭示了人类肠道中巨大的生物多样性,并为下一阶段的微生物研究铺平了道路。

这项研究很容易让人联想起去年国内推出的阿尔茨海默症药物“九期一”。这款号称是“结束该领域全球17年无新药上市历史”的新药。这款药物是国际首个靶向脑—肠轴阿尔茨海默症药物,也就是针对肠道菌群下药,治疗阿尔茨海默症。

但该药遭到首都医科大学校长饶毅的猛烈质疑,其中焦点就在于药物对。饶毅表示,虽然此前有12篇论文指出,该药有助于缓解阿尔茨海默病,但具体的作用和靶标却几乎完全不同。

在九期一主要研究者耿美玉回应“一种药物有多个靶点通路来实现治疗效果,这一现象在已经上市的药物中很常见”后,饶毅又表示,就是有少数几个药物有多靶点,而且都是治疗性靶点,不表明九期一就是。

如果新的研究能够一一筛查出肠道菌群的作用,明确药物的靶点,就能解决这个问题。

此外,在近期关于肠道菌群的研究中,《自然》曾在4月刊登关于帕金森病的突破性研究,称该病是被称为路易氏体的错误折叠的蛋白质聚集造成的。去年的一项动物研究显示,这些有毒蛋白质首先在肠道内聚集,然后通过迷走神经向上移动到大脑,随后导致大脑中分泌多巴胺的神经元细胞死亡,从而导致运动障碍和其它常见症状。

更早的1月,发表在《细胞报告》上的文章同样聚焦在肠道细菌上。研究称,肠道内一种叫枯草芽孢杆菌的益生菌能够产生某种化学物质。这种化学物质不仅可以防止路易氏体的主要成分——α-突触核蛋白的形成,还能清除一些已经形成的蛋白质团块。

去年底,佛罗里达大学研究人员获得了美国农业部的50万美元的资助,用以研究橙子皮提取物是否可以改善肠道防止内壁脂肪在动脉中形成的能力。这一研究的基础同样基于对肠道微生物群的研究。

该研究小组假设橙子皮提取物可以改变肠道微生物群,防止动脉粥样硬化,并且他们在小鼠实验中也确实取得了一定成果。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

[1]https://www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200727114743.htm

[2]https://www.nature.com/articles/s41587-020-0603-3

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责任编辑: 3976DBC

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