已知人類腸道中存在的大多數病毒是噬菌體,但它們如何與定植在體內的細菌相互作用一直是個懸而未決的問題。雖然微生物組近年來成了研究熱點,但科學家們仍然有很多關于腸道菌群的未解之謎,尤其是涉及到腸道中的病毒。

近日,發表在Cell Host & Microbe上的一項研究中,來自愛爾蘭科克大學的研究團隊為揭開腸道病毒謎題,對九名參與者的腸道病毒進行了整整一年的監測,而且對其中一人的腸道病毒進行了兩年以上的監測。他們發現腸道中存在許多類型的噬菌體,每個人的病毒隨時間推移都是穩定的,并且與其他受試者存在差異。
加拿大麥吉爾大學的微生物學家Corrine Maurice說:“這項研究為腸道內的噬菌體建立了重要的數據庫,而且這正是我們所需要的。這些數據將幫助我們提出一些非常棒的假設,以進一步研究這些噬菌體對我們健康的影響。”
沒有參與這項研究的英國Quadram研究所腸道病毒專家Evelien Adriaenssens說:“該研究證實了最近的報道,即成年個體之間沒有相同的核心腸道病毒,這與我們腸道微生物組的細菌組成形成鮮明的對比。在微生物組中,不同個體之間具有更多相同的細菌。我們需要對像這樣的腸道病毒進行更多研究,以建立健康人體腸道病毒基線,并要考慮到地理、種族和生活方式等方面的差異。在知道什么是健康腸道病毒之后,我們就可以開始研究復雜的疾病綜合征,并確定病毒的哪些變化可以作為疾病的標記。”
研究通訊作者、愛爾蘭科克大學微生物學家Andrey Shkoporov說:“我們認為,在開始對不同健康個體的病毒進行比較研究之前,為什么不考慮健康腸道病毒的縱向穩定性和個體間差異呢。”
在這項研究中,該團隊每月收集10名成年受試者(4個男人和6個女人)的糞便樣本,持續一年。 對于其中一名女性受試者,研究人員還分別在19、20和26個月時收集了三次樣本。然后他們從糞便和細胞中分離出病毒顆粒,并對病毒核酸進行了分離和測序。
Shkoporov說:“因為99%的腸道病毒對于科學界來說都是未知的,所以我們無法使用現有的病毒DNA序列數據庫來鑒定它們。”
研究團隊采用的替代方法是將讀取的片段組合成重疊的DNA序列,并預測蛋白質編碼基因,然后嘗試檢測數據庫中的蛋白質與可能由這些長鏈DNA編碼的蛋白質之間是否存在相似性。Shkoporov補充說:“這可以幫助我們大致了解我們正在研究的是哪種病毒。”
這項研究表明,單個病毒在研究的12或26個月內保持穩定,并且呈多樣性,這意味著存在許多類型的噬菌體。盡管受試者的病毒群落隨著時間的推移保持一致,但每個人的腸道病毒看起來都與其他人都不同。
Adriaenssens表示:“個體間的病毒非常不同,但微生物組的相關性更高。對我來說,這提出了一個問題,即在序列水平上不相關的噬菌體在不同個體中占據相同的位置。”
研究團隊還確定,病毒中含有很大比例的強力噬菌體,這些噬菌體會破壞細菌宿主以便自己繁殖,其中包括cras類噬菌體和Microviridae家族成員。他們預測這兩種病毒類型都會感染常見的腸道微生物。
Adriaenssens說:“接下來的工作之一是弄清楚主要病毒的功能。我們需要將噬菌體與其宿主關聯起來。為此,我們需要用于細菌和噬菌體的良好培養系統,以及進行測試的模型系統。”
沒有參與這項研究的華盛頓大學兒科胃腸病學家Lori Holtz說:“我們還沒弄清楚病毒和微生物組在人類腸道中是如何相互作用的。這些發現還可以為未來研究微生物組在發育或疾病中的作用提供參考,而這些研究也應該包括病毒。盡管我們并不完全了解這兩個系統如何相互作用,但至少可以確定二者之間存在關聯,我們需要進一步理解這一問題。”(
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