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Cell 子刊:鉴定人体微生物组功能的新方法
作者:   来源:生物 360   发布者:左丽媛   日期:2017-01-24   今日/总浏览:2/603

越来越多的证据表明,生活在我们身体上和身体内的数以万亿计的微生物影响我们的健康。这些驻留的微生物共同形成我们的微生物组。

例如,较早的研究发现,生活在我们肠子里的细菌群落的物种组成的变化导致微生物组可以执行设定的代谢过程的不平衡。 这种不平衡与几种病症相关,包括肥胖症,2 型糖尿病,癌症和自身免疫疾病。

这些观察表明,可能通过改变饮食,药物或其他技术改变我们的微生物组中的物种的组成,并恢复其功能能力来预防或治疗这些病症。

要做到这一点,就有必要确定哪些细菌种类负责哪些功能失衡。这意味着需要精巧的技术,因为成百上千的细菌种群填充人类微生物组。

在 Cell Host&Microbe 杂志上发表的一篇新文章中,华盛顿大学的研究人员报告说,他们已经开发了一种新颖的计算方法,揭示了哪些不同的细菌物种有助于微生物组中疾病相关的功能失调。

“这种方法使我们能够确定我们的微生物组中哪些微生物物种对每种功能失衡负责,因此它们可以靶向治疗。”本文的资深作者,华盛顿大学医学院基因组科学副教授 Elhanan Borenstein 说。Borenstein 的实验室研究人类微生物组,并开发用于建模和分析微生物组的新型计算方法。 Borenstein 与 Ohad Manor 共同写了这篇文章,Ohad Manor 是 Borenstein 实验室的前博士后研究员,他带头开发这种方法。

这种方法被称为 FishTaco ,是 Functional Shifts' Taxonomic Contributors(功能性转移的分类贡献者)的缩写,整合了科学家用来描述微生物组和识别与疾病相关联的两种最常见的方法, 即分类方法和功能方法。

简而言之,分类方法研究微生物的哪些物种或分类群组成微生物组, 而功能方法观察存在于微生物组中的所有基因。

因为基因编码决定微生物组活性的蛋白质,所以微生物组的总基因含量揭示了其微生物群体能够执行的功能。 换句话说,分类方法询问“谁在那里?”,而功能性方法询问“他们在做什么?“

然而,问题是,这两种方法中没有一种说明了整个故事,因为许多疾病与微生物组的分类学和功能内容的变化相关。 更重要的是,不清楚如何结合这两种方法或如何确定分类学和功能性疾病之间的确切联系。

“FishTaco 整合了分类和功能方法,将微生物群落物种和基因组成的变化联系起来,并确定在不同疾病中观察到的驱动功能失衡的分类群。”Borenstein 说。

在他们的研究中,Borenstein 和 Manor 也使用 FishTaco 分析 2 型糖尿病和炎症性肠病个体的微生物群,并确定造成这些疾病功能失衡的分类群。 他们发现功能转变通常是由物种的不同组合驱动的。令人惊讶的是,他们进一步发现,在不同疾病中观察到的非常相似的功能失衡事实上可能是由完全不同的物种组驱动的。

“我们的研究结果表明,微生物组分类学和功能动力学之间的联系是非常复杂的,并且存在疾病特异性,”Borenstein 说。 “因此,鉴定在每种疾病中导致这种不平衡的物种,是操纵微生物组的功能能力和促进健康的目标干预的必要步骤。”

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