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MIT和Broad研究所的科學家稱，他們已分離并保存了在人類消化道發(fā)現(xiàn)的近8000種細菌的樣本，形成一個名為“BIO-ML”的數(shù)據(jù)庫，并將其開放給任何對此感興趣的研究人員使用。 BIO-ML，全名Broad Institute-OpenBiome Microbiome Library，這是一個由7758株腸道細菌分離株、3632個基因組序列和縱向多組學數(shù)據(jù)組成的綜合性數(shù)據(jù)庫。 該數(shù)據(jù)庫提供了對數(shù)千種臨床相關、但未被充分闡明的菌株及其相關多組學數(shù)據(jù)的開放訪問，它有助于科學家們揭示人體腸道菌群的動態(tài)變化。 數(shù)據(jù)庫鏈接： https://www./infectious-disease-and-microbiome/broad-institute-openbiome-microbiome-library 研究方法、附加參考資料、自然研究報告摘要、源數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)可用性聲明及相關代碼： https://www./articles/s41591-019-0559-3 研究名稱：A library of human gut bacterial isolates paired with longitudinal multiomics data enables mechanistic microbiome research 期刊：Nature Medicine 發(fā)表時間：2019年9月2日 IF：30.641 DOI:10.1038/s41591-019-0559-3 麻省理工和Broad研究所的研究人員近日宣布，一個由7758株人類腸道細菌分離株組成的數(shù)據(jù)庫“BIO-ML”正式上線。 這些細菌分離株來自OpenBiome的人類健康FMT（糞菌移植）供體，它涵蓋了目前發(fā)現(xiàn)的人類腸道中大多數(shù)系統(tǒng)發(fā)育多樣性。OpenBiome是首家糞菌銀行，這些糞便供體都來自波士頓地區(qū)。 他們報告了3632株分離株的全基因組序列（WGSs），這些分離株主要覆蓋人體腸道中6個主要細菌門：放線菌Actinobacteria、擬桿菌Bacteroidetes、厚壁菌Firmicutes、梭桿菌Fusobacteria、變形桿菌Proteobacteria和疣狀體菌Verrucomicrobia，讓研究者能在體內外測試和預測表型，如代謝能力或抗生素耐藥性。 研究人員收集了約90人的糞便樣本，并對其中一些樣本持續(xù)跟蹤達2年，以得到腸道菌群16 S、宏基因組和代謝組學數(shù)據(jù)在時間線上的變化。 我們已經知道，人類的消化道中存在數(shù)萬億的細菌細胞。雖然已有大量研究表明：腸道菌群會隨著時間的推移而變化和進化，但科學家們觀察到這一點的機會還不多——尤其是嚴格的人體腸道厭氧菌，直到最近才被認為可以實現(xiàn)體外培養(yǎng)，因而對它們的密集取樣還有很大空白。
作者之一、麻省理工學院微生物組中心主任Eric Alm說，“這些分離菌株樣本助于揭示人體腸道菌群的動態(tài)變化，讓科學家們開發(fā)應對各種疾病的新療法”。 1）通過分析同一宿主內腸道菌群隨時間的變化，研究人員發(fā)現(xiàn)了菌株間一些新的相互作用 研究人員在報告中舉了一些例子，說明了如何利用這些數(shù)據(jù)更好地了解人體內和人與人之間腸道微生物群的生態(tài)進化動態(tài)。 1.案例“bk” 研究人員觀察到，每個個體都有一個獨特的“微多樣性（micro-diversity）”，它由密切相關的菌株組成。 但是，菌株的系統(tǒng)發(fā)育也并不完全與它們的基因含量相符。即：細菌菌株的基因庫在進化過程中是可塑的。 舉個例子，這種基因庫的快速轉換（turnover）可以在供體“bk”中觀察到：有兩個不同的B. adolescentis菌株經歷了50-kb基因簇的聚合丟失（下圖f）。 人體腸道共生細菌的快速基因組進化 因此，在個體的生命周期中，菌株的基因組含量和功能可能會發(fā)生變化，這可能是由于宿主特定的環(huán)境因素，或者微生物之間的相互作用而引起的。 2.案例“am” 在另一個案例中，研究人員發(fā)現(xiàn)，供體“am”被多個遠緣相關血尿桿菌Turicibacter sanguinis菌株連續(xù)定植，這些菌株在取樣期間迅速相互取代——一株T. sanguinis菌株幾乎一夜之間就完全取代了同一物種的相關菌株： T. sanguinis是一種孢子形成菌，它在腸道中的豐度較低。這些菌株的快速轉換（turnover）可能是遠緣相關菌株的混合物中孢子開花的結果，也可能由連續(xù)的定植事件和應變位移引起。 2）使用多個時間點的平均值，對于精確量化個體內細菌類群和功能的豐度可能是最佳選擇 通過縱向數(shù)據(jù)集分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，無論是在分類群還是廣泛的功能分類方面，每個人都有一個穩(wěn)定和獨特的微生物群結構。 然而，在給定ASV（相當于100%的OTU）和COG條件下，菌群類別的相對豐度每日大幅波動，但中位數(shù)保持相對恒定。 那么，收集多少數(shù)據(jù)值才能讓誤差最小化？研究人員說，他們的答案是：5到9個時間點。 3）研究人員還分析了糞便代謝物，發(fā)現(xiàn)氨基酸水平與個體內微生物種群的縱向變化密切相關 研究小組測量和分析了47930個代謝特征，發(fā)現(xiàn)受試者糞便中的代謝物含量隨時間顯著變化。 這些代謝物包括幾種氨基酸，如絲氨酸、賴氨酸、谷氨酰胺、酪氨酸和瓜氨酸，以及維生素，如煙酸和泛酸鹽，以及一些膽固醇酯。 研究人員認為，氨基酸的這些變化可能是由于飲食、炎癥或結腸的細胞損傷引起的。 然而，不同人群中微生物組成的差異，則與膽汁酸水平密切相關。但究竟是什么導致了氨基酸和膽汁酸水平的差異，科學家們暫時還不清楚。 4）結語 菌株多樣性在人類宿主中是一個廣泛存在的現(xiàn)象。越來越多的新研究指出，同一物種的菌株之間的功能差異，也會影響人類健康。比如：
迄今對人體腸道微生物群的橫斷面和縱向調查，推動了大量“腸道菌群”如何影響健康的假設。 本文作者認為，微生物組研究的下一階段，要求我們開始用細菌分離物直接測試這些假設。 “全面的、高分辨率的細菌分離數(shù)據(jù)庫，為研究我們的生活方式如何影響腸道微生物群、新陳代謝和炎癥的機制提供了可能”，MIT研究員、作者之一Mathieu Groussin說。 |
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來自： 生物_醫(yī)藥_科研 > 《待分類》
BIO-ML數(shù)據(jù)庫所示的人類腸道菌群分離物。研究人員設計并實施了在純培養(yǎng)基中培養(yǎng)、分離和儲存大量厭氧腸道細菌菌株的方案，如阿克曼氏菌Akkermansia muciniphila和糞桿菌Prausnitzii
