深圳子科生物報(bào)道：2016年12月21日，由華大基因研究院、深圳國家基因庫、澳門科技大學(xué)和倫敦國王學(xué)院等機(jī)構(gòu)組成的研究團(tuán)隊(duì)，完成了*雙胞胎群體的腸道微生物宏基因組槍法測序研究項(xiàng)目。該研究明確了人體自身遺傳背景及外部環(huán)境對(duì)腸道菌群的組成、功能和代謝的重要影響。成果發(fā)表于雜志Cell旗下子刊Cell Systems。

腸道菌群在人體健康和疾病中扮演著極其重要的角色。研究發(fā)現(xiàn)，遺傳和外部環(huán)境兩方面因素相結(jié)合才能對(duì)腸道菌群進(jìn)行“塑造”。雙胞胎之間有*相同或者一半相同的遺傳背景，并生活在類似的環(huán)境里，這些特點(diǎn)使其成為該項(xiàng)研究的“群體”。

深入研究腸道菌群的多層次物種分類和復(fù)雜的代謝途徑，需要以參考基因集數(shù)據(jù)庫為起點(diǎn)。研究人員采用宏基因組槍法對(duì)250個(gè)英國成年雙胞胎糞便樣本進(jìn)行了測序分析，其中包含35對(duì)同卵雙胞胎和92對(duì)異卵雙胞胎。成功鑒定出11,446,577個(gè)基因，構(gòu)建了迄今為止zui為完整的腸道微生物參考基因集，為此項(xiàng)研究成果的發(fā)現(xiàn)鋪平了道路。

人群分布的地理多樣性，必然伴隨著迥異的居住、飲食等外部生活環(huán)境，因而外部環(huán)境的不同會(huì)影響腸道菌群的構(gòu)成。此項(xiàng)研究中，科研人員根據(jù)受試人員居住地的經(jīng)度和緯度，將雙胞胎人群分為四個(gè)地理聚類。在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，處在相同地理聚類的雙胞胎的腸道菌群比分開在不同地理聚類的雙胞胎的腸道菌群更為相似。

此外，為了衡量人體自身遺傳因素對(duì)腸道菌群的影響，研究人員通過ACE模型，對(duì)存在于該雙胞胎人群中腸道菌群的109個(gè)屬、143個(gè)mOTUs以及5118個(gè)KOs的遺傳度進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)腸道菌群中大量的物種以及代謝功能可以跟隨人類一同遺傳。另外，研究人員進(jìn)一步證實(shí)了部分與二型糖尿病關(guān)聯(lián)的腸道菌種和代謝通路具備遺傳特性。

為了將分析精度提高到菌株水平，研究人員篩選出152株腸道菌基因組作為非冗余參考基因組集，并鑒定出約800萬個(gè)SNPs。通過分析SNP相似度，發(fā)現(xiàn)了雙胞胎個(gè)體之間和同卵、異卵雙胞胎之間在腸道菌株層面上呈現(xiàn)的差異性。

“這是上將宏基因組槍法技術(shù)應(yīng)用于雙胞胎群體，旨在研究遺傳、外部環(huán)境和腸道菌群之間的關(guān)系。” 該論文的共同*作者，來自華大基因研究院的研究人員郭銳進(jìn)介紹，“相比于上其他研究雙胞胎腸道菌群所采用的16S rRNA測序方法，宏基因組槍法能夠使我們得到更多層面的數(shù)據(jù)，在更為廣闊的方面進(jìn)行分析，比如定位具有遺傳性的二型糖尿病關(guān)聯(lián)的功能代謝途徑和不同地理分部之間腸道菌株基因組SNP的差異分析。” 

該研究的通訊作者、華大基因研究院宏基因組所副所長賈慧玨博士表示，此項(xiàng)研究的思路能夠?yàn)橐院笸愌芯繋砹己玫拈_端。同時(shí)，該研究的發(fā)現(xiàn)為復(fù)雜疾病中腸道菌群的預(yù)測、早期診斷、有效干預(yù)提供了重要的參考數(shù)據(jù)。