科學家創建首個腸道病毒資料庫 可鑑定出33000多個獨特病毒種群

俄亥俄州立大學的研究人員創建了首個已知有關人類腸道中的病毒種群的目錄，該資料庫被稱為腸道病毒資料庫。這項研究表明，每個人的腸道病毒種群就像他們的指紋一樣獨特。

腸道微生物組已成為過去幾年研究的主要焦點，因為生活在消化系統中的數萬億微生物被發現在維持人類健康方面發揮著關鍵作用。我們腸道中的這些生物絕大多數是細菌，但腸道微生物組不僅僅是大量的細菌，它還包括寄生蟲、真菌和病毒。

對這些其他微生物組「居民」進行編目並不容易。病毒與細菌不同，缺乏任何通用的基因組標記。事實上，任何地方從40％到90％的病毒基因組序列被稱為「病毒暗物質」，這意味著它們不與任何已知的參考病毒序列對齊。

因此，研究人員的第一步是彙編之前幾十項研究的數據，研究人類腸道中的病毒。最終編制的數據集涵蓋了跨越16個國家的近2000人。

「我們對已知病毒使用機器學習來幫助我們識別未知的病毒，」研究第一作者Ann Gregory解釋說。「我們對我們能在腸道中看到多少類型的病毒感興趣，我們通過我們能看到多少類型的基因組來確定，因為我們無法直觀地看到病毒。」

該研究最終對33242個獨特的病毒種群進行了編目，建立了一個新的、開源的參考資源，將其稱為腸道病毒資料庫。

為了建立新資料庫的有效性，研究人員在數據中尋找模式。他們最初發現，腸道內病毒群（病毒的集合）的多樣性隨著年齡的增長而增加，但在65歲以後似乎有所減少。這種模式類似於在腸道細菌種群中看到的與年齡相關的多樣性模式，但發現了一個明顯的例外。在免疫系統功能失調的嬰兒腸道中，似乎有顯著的病毒多樣性，但細菌多樣性有限。

「生態學的一般經驗法則是，更高的多樣性會導致更健康的生態系統，」 Gregory說。「我們知道，更多的病毒和微生物的多樣性通常與更健康的個體相關。而我們看到，更健康的個體往往具有更高的病毒多樣性，這表明這些病毒可能正在潛在地做一些積極的事情，並具有有益的作用。」

這項新研究的另一個有趣的發現是，絕大多數被編目的病毒是噬菌體。這些病毒也被稱為細菌噬菌體，是一種異常常見的病毒，它們附著在細菌上，並在細菌內複製。

該研究的資深作者Matthew Sullivan表示，噬菌體和腸道微生物組中的細菌之間存在一種共生關係，並表示新的腸道病毒資料庫將成為任何研究人員計劃基於調節腸道微生物組的治療方法的重要工具。

「噬菌體是與我們一起生活並在我們身上生活的龐大的生物體相互關聯網絡的一部分，當廣譜抗生素被用於對抗感染時，它們也會傷害我們的天然微生物組，」Sullivan解釋說。「我們正在建立一個工具包，以擴展我們的理解和能力，利用噬菌體將受到幹擾的微生物組調整回健康狀態。」

該研究為腸道微生物組增加了另一個複雜的層次。目前還不清楚這些病毒可能如何影響人類的總體健康，但研究人員指出，這項研究揭示了沒有一個核心的病毒群是所有人類腸道共同的。

事實上，腸道病毒群的多樣性是這樣的，每個人的個體病毒群可能像他們的指紋一樣獨特。該研究的合著者Oliver Zablocki表示，這個全新的資料庫是研究腸道病毒是否會導致人類疾病，或者它們是否只是受到疾病的影響的第一步。

「我認為這是雞和蛋的問題，」Zablocki說。「我們看到了疾病，也看到了社區結構。是由於這個群落結構發生了疾病，還是疾病導致了我們看到的群落結構？這個標準化的數據集將使我們能夠追求這些問題。」

這項新研究發表在《細胞宿主與微生物》雜誌上。