Paris
導語：腸道菌群是一個動態且高度多樣化的微生物生態系統，會影響宿主生理的許多方面，雖然許多研究側重於單個微生物分類群對機體健康的影響，但它們的整體代謝潛力尚未得到充分的探索。
近日，《Cell Reports》發表一篇文章中，用整合的宏基因組目錄對小鼠的腸道微生物進行了全面地研究，通過互補方法重建大量MAG（超基因組組裝基因組）以及將16S rRNA基因序列連接到iMAG的無簇構建基因目錄，為基於測序的工作提供了高度集成的資源，並將使未來的研究能夠探索分類學、功能學以及小鼠腸道和其他生態系統的群落結構更加深入。
宏基因組（Metagenomics）是一種直接對微生物群體中包含的全部基因組信息進行研究的方法，能更真實的反映樣本中微生物組成，在基因功能、代謝通路挖掘方面具有很大優勢。基於三代測序的宏基因組分析，能快速精準的獲得微生物信息，提高組裝的完整度，註釋的精確度，是今後微生物研究的新趨勢。
大規模宏基因組學方法面臨的一個具體挑戰是將特定的16S rRNA基因序列與MAG連接起來，在此次研究中，研究人員提出了一種綜合的方法和相應的計算流程來構建整合的基因目錄，顯著改善了基因條目的分類學分辨率，並將基因鏈接到MAGs和重建的全長16S rRNA基因。從298個公共可用的和新測序的元基因組樣本構建了整合型小鼠腸道元基因組目錄（iMGMC）。此外，他們還提出了一組另外的MAG，它們是從898個宏基因組測序樣品的單獨單樣品組裝中獲得的，與整合到iMGMC中的MAG一起組成了1,296種細菌水平的細菌基因組。
重建的16S rRNA基因與MAG的鏈接方法
在這次分析中，大規模宏基因組組合揭示了數百種小鼠微生物物種，且在小鼠腸道中發現的大多數微生物都是生態系統特有的。最重要的是，整合基因目錄和微生物基因組創造了一個綜合資源，為今後的進一步探索工作奠定了基礎。
人腸道中的微生物類群和人自身是一個共同體，是二者共同長期進化的結果，它們的存在和人的健康息息相關。腸道微生物在疾病治療方面也具有極大的應用前景。克利夫蘭診所的研究人員發現一種腸道微生物——苯乙酰谷氨醯胺（PAG）——與心血管疾病的發展有關，包括心臟病、中風等疾病。這項研究已同步發表在《細胞》雜誌上。
苯丙氨酸是許多食物中的氨基酸，包括基於植物和動物的蛋白質來源，例如肉，豆和大豆。當苯丙氨酸被腸道中的微生物分解時，會產生副產物（代謝產物），最終到全身的血液循環，稱為苯乙酰谷氨醯胺（PAG），是心臟病的危險因素之一。血液中PAG的含量以多種不同方式增加了患心血管疾病的風險。
在本次研究中，他們分析了超過3000名患者的樣本，發現PAGln水平升高與心臟病發作和中風等不良心臟事件，以及2型糖尿病（心血管疾病的獨立危險因素）密切相關，且動物模型和微生物移植研究表明，腸道微生物產生的PAG在驅動心血管疾病中起著重要作用。
研究人員還分析了全血、富含血小板的血漿和從患者樣本中分離出的血小板，以瞭解PAG如何影響細胞代謝過程。接下來，黑森博士和他的團隊在損傷的動物模型中發現，PAG增強了血小板的反應性和凝血潛能，從而增加了血栓的可能性，而血栓是心臟病發作和中風等不良心臟事件的主要危險因素。
有趣的是，研究人員還發現，PAG可與β受體阻滯劑（一種常用來治療心臟病的藥物）的受體結合。將β受體阻滯劑應用於升高的PAG動物模型，可以逆轉由PAG驅動的心血管終點。此外，研究人員發現，使用基因編輯技術或藥物阻斷PAG受體信號可顯著降低凝血活性。
從腸道微生物出發，為治療心血管疾病提供了新思路，或許我們也可以舉一反三，為人類健康的發展找到更多的線索。無論宏觀或是微觀，腸道微生物仍然有許多值得人類繼續探索的地方。
參考文獻
1.https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(20)30197-2
2.Cell (2020). DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.016
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