微生物GWAS+单细胞转录组学：揭秘肠道微生态与宿主细胞的神秘纽带

肠道微生物组与宿主健康之间存在着复杂而深刻的联系。近年来，越来越多的研究表明，肠道微生物不仅参与宿主的消化、营养吸收等基本生理功能，还与免疫系统、代谢过程以及多种疾病的发生发展密切相关。然而，目前对于肠道微生物与宿主细胞群体之间具体关联的认识还相对有限。为了深入探索这一领域，科学家们一直在寻找新的研究方法和技术手段。

2025年4月7日，温州医科大学眼视光医院苏建忠团队联合华中科技大学陈卫华团队在Nature Microbiology在线发表题为“Integrating microbial GWAS and single cell transcriptomics reveals associations between host cell populations and the gut microbiome”的研究性文章，该研究开发了创新计算框架scBPS（单细胞菌群多基因评分），首次系统绘制了肠道菌群与宿主细胞群体间的互作网络，并揭示关键菌属Collinsella通过调控中央静脉肝细胞胆固醇代谢影响宿主健康的分子机制，为宿主-微生物互作研究提供了全新视角。

图1 文献信息

在该研究中，作者开发了scBPS（单细胞细菌多基因评分）框架，整合了荷兰微生物组计划（7738人）的207个肠道微生物类群微生物基因组关联分析（GWAS）与24个人体器官的单细胞转录组数据，系统解析宿主细胞与肠道菌群的关联。在组织水平上，作者发现消化系统模块（肝、胰腺等）与肠道菌群关联最强，柯林斯菌属与肝细胞的关联在独立GWAS和单细胞数据中均获验证，凸显肝脏在菌群互作中的核心作用。作者进一步利用小鼠实验进行炎症，发现小鼠口服柯林斯菌属细菌后血清胆固醇升高，肝细胞中胆固醇合成关键基因（CYP7A1、HMGCR）表达上调，证实其通过中央静脉肝细胞调控宿主代谢。作者进一步分析发现Collinsella属与高胆固醇血症和家族性高胆固醇血症存在双向因果关系，揭示肠道菌群通过肝细胞亚群参与代谢疾病发生。该研究首次提出了一种系统化的计算框架（scBPS），用于整合微生物GWAS数据和单细胞转录组数据，揭示了Collinsella与肝脏中央静脉区域肝细胞之间的特异性关联，提供了关于肠道微生物群如何通过调控胆固醇代谢影响肝脏健康的详细机制。

这项研究通过整合微生物GWAS和单细胞转录组学，系统地揭示了宿主细胞群体与肠道微生物组之间的复杂关联。这些发现不仅为理解宿主与微生物之间的相互作用提供了新的视角，还为未来的个性化医疗和精准医学研究奠定了基础。通过深入了解这些关联，我们有望开发出更有效的诊断工具和治疗方法，以应对与肠道微生物相关的多种疾病！

参考文献：Jingjing Li, Yunlong Ma, Yue Cao, et al. Integrating microbial GWAS and single-cell transcriptomics reveals associations between host cell populations and the gut microbiome. Nature Microbiology.2025-04-07;doi:10.1038/s41564-025-01978-w.