在腸道微生物組研究中，可培養(yǎng)的腸道微生物資源發(fā)揮著重要作用，幫助探明腸道微生物功能以及宿主與微生物的相互作用機(jī)制。雖然部分研究已闡明被培養(yǎng)的人類腸道微生物群，但迄今為止，多達(dá)70%的人類胃腸道基因組物種尚未被培養(yǎng)。大規(guī)模的腸道微生物分離和鑒定、識別以及資源共享是腸道微生物研究和進(jìn)一步描述人類腸道微生物功能的必要條件。
近期中科院微生物所劉暢、劉雙江研究團(tuán)隊(duì)以中國健康志愿者的239份新鮮糞便樣本為分離基質(zhì)進(jìn)行大規(guī)模的腸道微生物分離和培養(yǎng)，并進(jìn)行16SrRNA基因(>1.4kb)的測序，從而構(gòu)建了人類腸道微生物庫(hGMB)，擴(kuò)大了現(xiàn)有的人類腸道微生物資源，為深入研究腸道微生物功能并揭示腸道微生物-宿主間相互作用的機(jī)制提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
腸道微生物群(GM)對宿主的身心健康至關(guān)重要，GM生態(tài)失調(diào)會導(dǎo)致宿主免疫功能障礙、代謝紊亂、認(rèn)知和生理發(fā)育受損。近年來依賴培養(yǎng)和不依賴培養(yǎng)的研究都獲得了關(guān)于腸道微生物多樣性和功能的一些信息。
然而，我們對人類腸道微生物的理解卻非常有限，根據(jù)對人體腸道微生物基因組集(UHGG)的zui新研究，超過70%的腸道微生物尚未被培養(yǎng)，40%的蛋白質(zhì)編碼序列沒有功能注釋，這些未知的微生物及其遺傳元素被稱為腸道微生物的“暗物質(zhì)”，它們隱藏了有關(guān)腸道微生物功能和腸道微生物-宿主相互作用的秘密。
以往的研究表明，培養(yǎng)的腸道微生物資源不僅在宿主-GM相互作用的因果關(guān)系研究中發(fā)揮了重要作用，而且在非培養(yǎng)的組學(xué)研究中也具有重要意義。因此，建立健全的、全新的人類腸道微生物庫,開發(fā)腸道微生物的暗物質(zhì)是非常必要的。
本研究以中國健康志愿者的239份新鮮糞便樣本為分離基質(zhì)，使用11種預(yù)處理方法和67種不同的培養(yǎng)方法對其進(jìn)行大規(guī)模的腸道微生物分離和培養(yǎng)，獲得了10558個純培養(yǎng)物，并對其進(jìn)行16SrRNA基因(>1.4kb)的測序，通過EZBioCloud和NCBI16Sr RNA序列數(shù)據(jù)庫中的16Sr RNA基因blast分析,確定其分類，然后以16SrRNA基因序列識別閾值為98.7%進(jìn)行聚類，將10558個培養(yǎng)物在種水平上劃分為400個潛在類群，然后從400個分類單元中選取1170個代表菌株進(jìn)行新分類單元的鑒定和保存。在400個類群中，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育分析、形態(tài)特征觀察、生物標(biāo)志物檢測和基因組分析的結(jié)果，對102個新類群（包括28個新屬和3個新科）進(jìn)行描述和表征。所有的新類群均按照（國際原核生物命名規(guī)范）ICNP的規(guī)則進(jìn)行。
研究結(jié)果顯示：
1. 從239名健康中國志愿者的糞便樣本中獲得了10,558個細(xì)菌分離株，代表159個屬中的400種，屬于53個科和6個門。建立了一個公開的人類腸道微生物庫(hGMB)。
2. hGMB拓展了已有的腸道細(xì)菌資源和基因組庫，增加102個新物種，鑒定并提出了28個新屬和3個新科,占人類腸道中常見微生物的80%以上。
3. 測序得到的115個新細(xì)菌基因組中，包括UHGG數(shù)據(jù)庫中未被培養(yǎng)的22個菌種和首次發(fā)現(xiàn)的24個菌種，并覆蓋了50%的功能已知基因和10%的FUNKFams功能未知基因。
4. 通過將hGMB基因組與UHGG數(shù)據(jù)庫和1129個全球健康的人類腸道宏基因組進(jìn)行整合研究，分析了人類腸道微生物中102個新物種的分類學(xué)流行率、分布和遺傳特征，表明hGMB在揭示更多人類腸道微生物“暗物質(zhì)”方面具有很大的潛力。
注：1170株菌株已經(jīng)保存在中國普通微生物菌種保藏中心(CGMCC:http://www.cgmcc.net/english/hgmb)，新類群的菌株也保存在韓國菌種保藏中心(KCTC)或NITE生物資源中心(NBRC)。hGMB成員的菌株材料、表型特征和基因組數(shù)據(jù)也可在hGMB主頁(hgmb.nmdc.cn)和eLMSG上獲得。
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【參考文獻(xiàn)】
[1] Liu C, Du M, Abuduaini R, et al. Enlightening the Taxonomy Darkness of Human Gut Microbiomes With a Cultured Biobank[J]. Microbiome, 2021, 9(1).
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