人类肠道病毒组的进展与挑战
转载 发布时间:2022-08-17 浏览次数: 448 来源: 上海元莘生物

核心提示:人体是大量细菌、真菌和病毒的殖民地,它们在健康和疾病中发挥着重要作用。人类肠道病毒群,通常被称为肠道微生物群的“暗物质”,仍然没有得到充分的研究。更好地了解不同人群肠道病毒群的组成和变异对于探索其对疾病和健康的影响至关重要。


  人体是大量细菌、真菌和病毒的殖民地,它们在健康和疾病中发挥着重要作用。人类肠道病毒群,通常被称为肠道微生物群的“暗物质”,仍然没有得到充分的研究。更好地了解不同人群肠道病毒群的组成和变异对于探索其对疾病和健康的影响至关重要。

  案例一:综述:人类肠道病的目录的进展与挑战


  期刊: Cell Host & Microbe(IF 31.316)

  时间:2022年6月

  人类肠道病毒群,通常被称为肠道微生物群的“暗物质”,仍然没有得到充分的研究。更好地了解不同人群肠道病毒群的组成和变异对于探索其对疾病和健康的影响至关重要。人类肠道病毒群特征研究的一系列进展揭示了肠道病毒具有高度的遗传多样性和多种功能潜能。在此,我们总结了最近可用的人类肠道病毒组数据库,并讨论了它们的特征、程序和挑战,旨在为研究人员在选择分析数据库时提供参考。我们还提出了一个“最佳实践”来对病毒种群进行分类。


  案例二:日本克罗恩病患者肠道原核病毒群的特征


  期刊: JOURNAL OF GASTROENTEROLOGY(IF 6.772)

  时间:2022年6月

  肠道病毒主要由噬菌体组成,影响肠道内稳态和致病条件。本研究中,我们分析了日本克罗恩病(CD)患者的肠道原核病毒群。我们收集了19例乳糜泻患者和16例健康对照者的粪便样本。采用16S rRNA基因测序分析肠道细菌组,采用宏基因组测序分析病毒组。尽管在丰富度和均匀度上没有差异,但CD患者和对照组之间的肠道病毒群整体结构有显著差异(P = 0.013)。在对照组和CD患者的肠道病毒群中,crAs噬菌体和葡萄球菌病毒属Caudovirales占优势。CD患者crAssphage的丰度显著高于对照组(P = 0.021)。乳糜泻患者中仅存在乳球菌、肠球菌和乳杆菌噬菌体,而对照中仅存在黄单胞菌和大肠杆菌噬菌体。在CD患者的肠道菌群中,丰富度和均匀度明显较低,组间整体结构存在显著差异(P = 0.014)。CD患者肠道菌群的特点是Faecalibacterium、Roseburia和Ruminococcus减少,而Enterobacteriaceae家族增加。在乳糜泻患者中,病毒和细菌的相关性比对照组更显著。在日本人群中,乳糜泻患者的肠道病毒群与健康对照组不同。肠道病毒群的改变可能是与乳糜泻细菌生态失调相关的因素之一。


  案例三:通过深度长度长三代测序发现1058种新型人类肠道DNA病毒及其临床影响


  期刊:期刊: Gastroenterology(IF 22.682)

  时间:2022年

  缺乏病毒参考基因组给病毒组研究带来了挑战。本研究通过超深度宏基因组测序研究了人类肠道病毒群及其临床意义。从人类粪便中提取足够的病毒DNA进行超深度PacBio测序(>10 mg)和Illumina测序(>1 mg)。经过从头组装和6个严格过滤阶段后,病毒基因组在3个队列的2819个已发表的粪便宏基因组中生成并验证。在一个训练队列和两个独立验证队列中测试组装病毒对结直肠癌的诊断性能。此外,病毒图谱比率、进化历史和病毒状态(裂解型或温和型)也被检查。与以前的方案相比,平均提取的病毒DNA量比以前增加了14倍。获得的PacBio长读和Illumina短读的深度比以往的研究高290倍。另外,研究人员还组装并验证了1178个contigs为完整的病毒基因组,其中1058个是新发现的。发现了13个病毒基因组比人类发现的最大噬菌体(393 kb)更长。这些发现有助于临床诊断、当前的病毒参考基因组和未来的病毒组研究。


  案例四:479名日本人肠道宏病毒分析揭示噬菌体与自身免疫疾病的关系


  期刊:ANNALS OF THE RHEUMATIC DISEASES(IF 27.973)

  时间:2022年2月

  自身免疫性疾病与肠道微生物组之间的关系已被深入研究,并已确定了几个与自身免疫性相关的细菌类群。然而,肠道病毒在自身免疫性疾病中所起到的作用所知甚少。本研究采集了476名病例的肠道粪便样本(类风湿关节炎(RA)、系统性红斑狼疮(SLE)、多发性硬化症(multiple sclerosis)患者和健康对照组)并进行病毒宏基因组测序分析。研究结果:(1)对患病和健康对照的组间差异分析显示crAss样噬菌体(健康人肠道中主要的一种病毒组分之一)在自身免疫病患者中显著降低,尤其是类风湿和系统性红斑狼疮患者;(2)短尾噬菌体Podoviridae在SLE患者中显著降低。通过病毒-细菌互作分析发现短尾噬菌体科(Podoviridae)和粪杆菌属(Faecalibacterium)之间存在共生关系(3)研究发现了crAss样噬菌体的多种细菌靶标,如地中海菌Ruminococcus spp。


  案例五:中国居民和来访巴基斯坦人队列中肠道DNA和RNA病毒的特征


  期刊:Virus Evolution(IF 5.614)

  时间:2021年3月

  数以万亿计的病毒栖息在胃肠道中。其中一些在感染和人类健康中的作用已得到充分研究,但大多数仍未得到调查。已经确定的是,肠道病毒群的组成是根据饮食、身体状态和环境因素的变化而高度变化的。然而,宿主遗传因素,如种族来源,对肠道病毒群的影响却很少被研究。本研究对一组中国当地居民和来访的巴基斯坦人的肠道病毒进行了特征描述和比较,每组包括24名健康成年人和6名儿童,采集粪便样本。利用病毒宏基因组测序技术,确定了大量的病毒操作分类单元(vOTUs),用于分析DNA和RNA病毒。结果显示,国家背景导致了个体肠道病毒群的主要变异。与中国成人相比,巴基斯坦成人的DNA病毒组具有较高的宏观多样性和不同的组成和功能结构,而RNA病毒组的多样性和改变结构较低。巴基斯坦儿童的病毒群变异不仅遗传自成人,而且倾向于与中国队列具有相似的特征。此外,研究人员还分析和比较了两个队列的细菌微生物组,进一步揭示了病毒和细菌宿主之间的许多联系。统计上,肠道DNA和RNA病毒有一定的协变(P<0.001),它们都与细菌的整体组成相关,反之亦然。本研究概述了中国居民和来访的巴基斯坦人的肠道病毒群落,并提出了种族起源在病毒群形成中的重要作用。


  参考文献

  [1] Li J, Yang F, Xiao M, et al. Advances and challenges in cataloging the human gut virome[J]. Cell Host & Microbe, 2022, 30(7): 908-916.

  [2] Imai T, Inoue R, Nishida A, et al. Features of the gut prokaryotic virome of Japanese patients with Crohn’s disease[J]. Journal of Gastroenterology, 2022: 1-12.

  [3] Zhao L, Shi Y, Lau H C H, et al. Uncovering 1,058 novel human enteric DNA viruses through deep long-read third-generation sequencing and their clinical impact[J]. Gastroenterology, 2022.

  [4] Tomofuji Y, Kishikawa T, Maeda Y, et al. Whole gut virome analysis of 476 Japanese revealed a link between phage and autoimmune disease[J]. Annals of the Rheumatic Diseases, 2022, 81(2): 278-288.

  [5] Yan Q , Wang Y , Chen X , et al. Characterization of the gut DNA and RNA Viromes in a Cohort of Chinese Residents and Visiting Pakistanis[J]. Virus Evolution, 2021, 7(1).

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