迎來里程碑！大連醫科大學首篇Cell（第一單位）

  • 2024-05-22 13:20
  • iNature

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腸道真菌羣落是人類健康的重要組成部分，但其功能和代謝潛力仍未得到充分闡明，這主要是由於參考基因組的可用性有限。

2024年5月21日，大連醫科大學馬驍馳、王超、中國科學院上海藥物研究所果德安及北京林業大學Francis Martin共同通訊（大連醫科大學爲第一單位）在Cell 在線發表題爲“A genomic compendium of cultivated human gut fungi characterizes the gut mycobiome and its relevance to common diseases”的研究論文，該研究提出了培養腸道真菌(CGF)目錄，包括760個來自健康個體糞便的真菌基因組。

該目錄包括48科206種，包括69種以前未識別的物種。該研究探索了CGF物種的功能和代謝屬性，並利用該目錄通過分析來自中國和非中國人羣的11,000多個糞便宏基因組來構建腸道菌羣的系統發育表示。此外，該研究確定了腸道真菌組組成中顯著的常見疾病相關變異，並通過動物實驗證實了真菌特徵與炎症性腸病(IBD)之間的關聯。這些資源和發現極大地豐富了人們對人類腸道菌羣的生物多樣性和疾病相關性的理解。

最後，iNature發現這是大連醫科大學首次以第一單位在Cell 發表研究成果。

人類的消化系統由各種各樣的微生物組成，包括細菌、古細菌、病毒和真菌。與細菌羣落一樣，被稱爲腸道真菌羣落的真菌羣落構成了健康微生物羣落的重要組成部分，並對宿主的各種過程(如特殊膳食化合物的代謝)產生影響。在過去的十年中，研究人員依賴於針對真菌18S rRNA基因或核糖體DNA (rDNA)內部轉錄間隔區(ITS)區域的DNA元條形碼來研究腸道真菌組。這種方法極大地促進了人們目前對健康個體和疾病個體真菌系統發育組成的理解。然而，儘管取得了這些進展，人們對人類腸道菌羣的遺傳和功能變異的瞭解仍然有限。
人類腸道微生物參考基因組的產生是通過培養和大量糞便宏基因組的直接組裝實現的。這些努力促成了統一人類胃腸道基因組(UHGG)收集和擴展目錄的建立，包括來自5400多個物種的23萬多個腸道微生物基因組。然而，應該指出的是，這些資源缺乏有關腸道真菌的信息。儘管已經採取了一些舉措來培養腸道真菌，並從糞便宏基因組中重建真菌基因組，但這些措施只覆蓋了據信棲息在健康人類腸道中的大約400種或更多真菌物種的一小部分。截至2023年6月，美國國家生物技術信息中心(NCBI)數據庫中約有4%的真菌基因組來自人類棲息地。這些統計數據強調了人們對腸道微生物羣這一重要組成部分的理解存在重大差距。
機理模式圖（圖源自Cell ）
最近的研究記錄了一系列胃腸道和全身性疾病中腸道微生物羣的疾病引起的改變，包括炎症性腸病(IBD)、結直腸癌(CRC)、2型糖尿病(T2D)、肝臟疾病。這些研究表明，患有疾病狀態的個體通常具有益生菌羣失調的腸道菌羣，其特徵是真菌多樣性減少，某些機會性病原體(如念珠菌和馬拉色菌)擴大。儘管取得了這些進展，但人們對腸道菌羣在疾病發病機制中的確切作用的理解仍然有限。參考數據庫的不足導致高通量測序數據集中腸道真菌種類的定量不準確。此外，不同研究中採用的高度可變的實驗和分析方法阻礙了不同疾病狀態下真菌特徵的比較。因此，對與各種疾病相關的腸道菌羣的全面研究需要一個統一的參考和分析方法來闡明與疾病相關的菌羣轉移的總體模式。
該研究提出了一個培養腸道真菌(CGF)的目錄，其中包括760個真菌基因組，這些真菌基因組來自健康志願者的糞便。該目錄涵蓋48科206種，其中69種爲未在現有數據庫中檢索到的未知物種。CGF目錄顯著增加了腸道真菌物種和蛋白質家族的基因組資源，分別超過4倍和2倍。研究人員表徵了CGF基因組的核心功能，並量化了不同CGF物種的體外初級代謝物的產生。
將CGF目錄與公開可用的人類相關真菌(PHF)基因組資源結合起來，對來自中國人羣(涵蓋28種疾病或不健康狀態)的6000多個糞便宏基因組和來自非中國人羣的5000多個糞便宏基因組中的腸道真菌組進行了分析。這使得詳細探索與各種疾病相關的腸道菌羣的多樣性和結構特徵成爲可能。鑑定出疾病共有和疾病特異性腸道真菌特徵，並通過動物實驗進一步闡明它們與IBD的關聯。這種廣泛的CGF資源爲人類腸道菌羣的生物學意義提供了新的見解，這有望刺激該領域未來的實驗研究。

原文鏈接：
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)00469-0

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內容爲【iNature】公衆號原創，

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