人类消化道是成千上万种不同细菌的家园。其中许多是有益的,而另一些会导致健康问题,如炎症性肠病。麻省理工学院和布罗德研究所的研究人员现在已经分离并保存了近8000份这些菌株的样本,同时澄清了它们的遗传和代谢背景。
这个数据集(BIO-ML)可以被其他想要使用它的研究人员使用。它应该有助于揭示人体肠道内微生物种群的动态变化,并帮助科学家开发多种疾病的新疗法。Eric Alm,麻省理工学院微生物信息学和治疗学中心主任,麻省理工学院生物工程、土木和环境工程教授。
“在微生物组领域有很多令人兴奋的事情,因为这些细菌与健康和疾病相关联。但我们对其中的原因缺乏了解,机制是什么,这些细菌的功能是什么?导致它们与疾病相关,”该研究的高级作者Alm说。
研究人员历时两年收集了约90人的粪便样本,使他们对个体中微生物种群的变化有了更深入的了解。这项研究主要针对生活在波士顿地区的人,但研究小组现在正在从世界各地收集更多样本,希望保留生活在工业化社会的人没有的微生物菌株。
“现代技术使我们能够比以往任何时候都更好地分离出以前没有培养过的人类肠道细菌。探索这种基因和功能的多样性是令人着迷的——无论我们在哪里看,都会发现新的东西。我相信,一个丰富的生物库,拥有来自生活方式多样化的人们的各种菌株,对人类微生物组研究的未来发展至关重要,”麻省理工学院高级博士后Mathilde Poyet说,他是该研究的主要作者之一。
麻省理工学院的研究助理Mathieu Groussin和前博士后Sean Gibbons也是这项研究的主要作者,这项研究发表在9月2日的《自然医学》杂志上。拉姆尼克泽维尔(Ramnik Xavier)是哈佛大学医学院的医学教授,布罗德研究所的成员,也是这项研究的高级作者,与Alm一起。
微生物动力学
人类的消化道里有数万亿个细菌细胞。虽然科学家认为这些种群会随着时间的推移发生变化和进化,但几乎没有机会观察到这一点。通过OpenBiome组织收集粪便样本用于研究和治疗目的,Alm和他在麻省理工学院和布罗德研究所的同事可以获得大约90人的粪便样本。
在他们的大部分分析中,研究人员专注于大约12个人提供样本长达两年的微生物。
“这是一个独特的机会,我们认为真正试图更彻底地挖掘和表征微生物种群的人将是一大群人,”Alm说。“到目前为止,还没有大量的纵向研究,我们希望将其作为研究的重点,这样我们就可以了解日常的变化。”
研究人员能够从主导人类胃肠道的六个主要细菌门中共分离出7758种菌株。对于其中的3632个菌株,研究人员对它们的全基因组进行了测序,他们还对其余菌株的一些基因组进行了测序。