Science十大科学突破之微生物组

2011-12-29

HIV临床试验,其它生物学相关的包括:人类起源之谜,光合蛋白II,微生物组新发现,重要的疟疾疫苗,清除衰老细胞，生物类占据了十大科学突破的六成，由此管中窥豹,可见一斑.

每年年底，Science杂志都会按惯例评选出十大科学进展。本周Science杂志公布了该刊评选出的2011年度十大科学进展，其中名列第一位的是生物学方面的成果：HIV临床试验，其它生物学相关的包括：人类起源之谜，光合蛋白II，微生物组新发现，重要的疟疾疫苗，清除衰老细胞，生物类占据了十大科学突破的六成，由此管中窥豹，可见一斑。

所谓微生物组是指在人体上发现的所有不同的微生物的总和，通过全面了解这些微生物，我们能更多的了解某些人类的疾病。

人类微生物组计划

2007 年底，美国国立卫生研究院(NIH)宣布将投入1亿1500万美元正式启动酝酿了两年之久的“人类微生物组计划”。由美国主导的，有多个欧盟国家及日本和中国等十几个国家参加的人类微生物组计划将使用新一代DNA测序仪进行人类微生物组DNA的测序工作，是人类基因组计划完成之后的一项规模更大的DNA测序计划，目标是通过绘制人体不同器官中微生物元基因组图谱，解析微生物菌群结构变化对人类健康的影响。

在去年，Science公布了首份人类微生物组计划研究报告，这个报告提及了研究人员对头178个与人类宿主有关的细菌基因组序列的最初的分析。这些结果给未来的分析工作提供了一个重要的基线，而且这项研究也提出了在自然环境中的微生物进行大规模基因组测序的标准化方法，研究人员目标之一是为至少900种人体寄居的细菌制作出参照基因组序列。这些数据有利于其它研究人员如果试图从自然环境中对大量的微生物基因组做直接采样的话，可以参考这些数据。

2011年新成果

今年微生物组又接连获得了不少新成果，首先来自欧洲分子生物学实验室(EMBL)以及国际MetaHIT联合会的科学家发现人类有针对不同微生物的肠道类型。

他们利用Sanger测序对欧洲四国(丹麦、法国、意大利和西班牙)的22名个体的粪便DNA样品进行测序。随后他们将这些样品的微生物组与之前的研究结果进行了比较。之前研究人员利用Sanger测序或焦磷酸测序对17名来自美国和日本的个体的肠道微生物组。随后他们将研究延伸到丹麦的95名个体和美国的 154名个体。他们发现，根据肠道中大量出现的细菌种类，所有数据可分成三类，也就是说，每个人都属于这三种肠道类型中的一种。

之后研究人员又针对微生物基因组测序展开了讨论，研究人员指出在过去的18个月，也许就是基因组遗传病学学科诞生的时期。这段时间里在该领域发表的文献至少有十几篇。最近伴随着基因组测序技术的进步，研究传染病的起源和病原微生物的动态演变将变得极为方便，传统的方法要求将目标序列导入到大肠杆菌中进行分子克隆。现在只要你有序列模板将会有很多种方法获得序列数据”在将来，单分子测序技术将会有更大的突破，基因组遗传病学也可能会跟着兴盛起来。

中国参与的新成果

在今年7月，来自德国，比利时，法国，中国等多处学者组成的研究组在Nature杂志上发表了微生物组的最新成果，他们通过解析欧洲四国(丹麦、法国、意大利和西班牙)的22名个体的粪便DNA样品序列，将这些样品的微生物组与之前的研究结果进行了比对。之后研究人员又将研究延伸到丹麦的95名个体和美国的 154名个体。结果发现，根据肠道中大量出现的细菌种类，所有数据可分成三类，也就是说，每个人都属于这三种肠道类型中的一种。

目前虽然研究人员还不清楚为什么不同人会有不同的肠道类型，但是他们认为这种差异可能在于人的免疫系统如何区分好细菌和坏细菌，或者与细胞释放废物的不同方式有关。

研究人员还发现老年人的肠道似乎有着更多分解碳水化合物的微生物基因，这可能是因为，当年龄越来越大时，我们处理营养物质可能没那么高效，因此为了生存，细菌必须承担起这项任务。除此之外研究人员还发现了一些与年龄、体重等性状相关的细菌基因，这也可能成为肥胖或疾病的标志物，这可能对诊断和预后有意义。