宿主遗传因素如何调节肠道微生物的遗传多样性，目前还知之甚少。荷兰格罗宁根大学领导的研究团队近日从肠道微生物基因组序列中找到了受人类宿主遗传因素影响的结构变异。这篇题为“Host genetic regulation of human gut microbial structural variation”的论文于2024年1月3日发表在《Nature》杂志上。共同通讯作者、格罗宁根大学的Jingyuan Fu和Hermie Harmsen表示，尽管微生物组的组成和内容存在巨大差异，但目前发现的宿主遗传影响只能解释很小一部分的差异。

  在这项研究中，研究人员利用宏基因组测序和基于芯片的基因分型技术，对9,015名参与者的肠道微生物组和宿主SNP模式进行分析。这些参与者来自荷兰的四个队列，包括荷兰微生物组计划、500人功能基因组学计划、Lifelines-DEEP研究以及300-Obesity研究。在生物信息学工具的帮助下，他们开展了一项荟萃分析，旨在找出宿主遗传变异与肠道微生物组结构变异之间的关联。随后，他们在另外279名坦桑尼亚参与者的数据上验证了结果。

  由此，他们确定了微生物碳源利用能力与宿主遗传因素之间存在可重复的关系。分析发现，涉及到ABO血型的宿主变异与近10,500个微生物物种的基因组序列变异有关，具体包括粪杆菌属、柯林斯菌属和双歧杆菌属。例如，研究人员发现，宿主产生的A型抗原(带有聚糖N-乙酰半乳糖胺GalNAc)与普氏粪杆菌(F. prausnitzii)中发现的GalNAc基因簇之间存在关系。“我们发现，某些粪杆菌菌株有利用A型聚糖的途径，特别是肠道中包被人类粘蛋白的GalNAc，”作者解释说。“只有当宿主也表达FUT2基因时，这种粘蛋白才会包被GalNAc。”通过几十种普氏粪杆菌菌株的后续生长率实验，研究人员发现，代谢GalNAc的菌株能够以半乳糖衍生氨基酸作为唯一碳源存活下来。他们还指出，参与GalNAc利用的基因的存在与宿主的心脏代谢健康之间存在关联。作者解释说，以A型血的参与者为例，结果表明肠道中存在利用GalNAc的微生物基因对应着有利的心脏和代谢健康指标。

  他们认为，拥有一个适应我们遗传组成的微生物组似乎很重要。基于这些结果，研究人员推测，提高A型血个体中的GalNAc和微生物多样性最终会带来好处，特别是因为ABO血型特征与多种疾病存在关联，包括心脏代谢疾病和传染病易感性。作者表示，未来的研究还需要“在更多样化的人群中评估宿主基因与微生物的关联，以便更好地了解宿主与微生物的共适应和共分歧，并协助精准定位致病基因”。

  参考文献Host genetic regulation of human gut microbial structural variation