《自然》：突破！科学家首次发现人的基因变异会影响肠菌的基因变异，让我们对不同血型人的健康有了新认知丨科学大发现

2024-01-04

微生物疗法

*仅供医学专业人士阅读参考肠道微生物在人类的生命活动中占据的地位不言而喻，有人说，人类自己的基因是第一基因组，那么肠菌的基因就是人类的第二基因组。那么，第一基因组能够影响第二基因组吗？本周，《自然》杂志发表了格罗宁根大学傅静远团队的新研究成果，研究者们对荷兰四个队列9千余人的基因组和肠菌结构变异进行了荟萃分析，发现人类ABO基因与肠菌N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）利用相关基因存在关联，使得部分菌种具有了生存优势。ABO基因与人类多种疾病有关，这提示我们，血型与疾病的关联，肠菌可能是中介。论文题图肠菌基因组的进化、或者说变异是其生物学特性多样性的基础。结构变异（SV）在人类肠菌基因组中很常见，可以增加肠菌基因组可塑性并促进对环境的快速适应，有研究发现，在不同人类个体之间，肠菌SV的差异很大。本次研究针对缺失SV（dSV）和可变SV（vSV）两种SV进行了鉴定。研究数据来自荷兰的四个队列，获取了总计9015人的宏基因组和宿主遗传数据。研究者还选取了一个279人的坦桑尼亚队列作为验证队列。研究流程研究者使用SGV-Finder识别SV，在108种肠菌中共检测到14196个SV，包括10265个dSV和3931个vSV。为保证统计有效性，研究者最终选取了至少在10%样本中检测到的vSV和缺失率在5%-95%之间的dSV，最终纳入了49个菌种中的3552个SV。常见肠菌种的SV数量接下来，研究者将这3552个SV与超过600万个人类单核苷酸多态性（SNP）相关联并进行荟萃分析。分析结果显示，在人类ABO基因位点和Faecalibacterium prausnitzii的5个SV之间出现了显著的相关性，最强关联在rs635634和F.prausnitzii的一个2-kb的dSV（577-579kb）之间。ABO基因编码的糖基转移酶可以修饰细胞表面寡糖，能够决定ABO血型。以前就有研究发现，ABO基因与特定肠菌的丰度有关。577-579kb dSV在A或AB型血个体只能够更常见。研究者分析发现，这种关联还与FUT2有关，它决定A抗原的前体是否分泌。A抗原是一种低聚糖，可被肠菌中的相关酶降解，因此研究者猜测，A抗原释放的糖可以被F.prausnitzii利用。研究者对577-579kb dSV所在的23kb范围内的基因进行了分析，发现有27个基因，包括参与碳水化合物代谢的基因，特别是GalNAc途径相关基因GH109，它编码的糖苷水解酶可切割A抗原产生GalNAc，还有其余9个基因参与GalNAc下游的代谢步骤。机制基础另外，研究者认为这个SV区域很可能是一个可动因子，因为他们在共同居住个体之间发现了该SV的共享和传播。研究者在其他菌种中也发现了GalNAc相关通路的存在，并能够解释ABO基因与这些菌种丰度的关系。有意思的是，ABO基因相关菌中颇为有名的双歧杆菌中并未检测到完整GalNAc相关通路，说明它与血型的关联还有其他的机制。GalNAc相关基因的丰度也能够与人类健康建立联系。GalNAc基因丰度与肠菌的丰富性和多样性有关。在存在A抗原的人中，GalNAc基因丰度与240个环境暴露和健康相关参数中的50个显著相关，在无A抗原者中仅有17个。GalNAc丰富与肠菌多样性和丰富性有关ABO血型与人类的多种复杂疾病有关，例如静脉血栓栓塞、血脂和其他心脏代谢表型、多种传染病的易感性和严重程度等等。考虑到ABO基因与细菌GalNAc代谢基因之间的紧密联系，以及后者与微生物多样性和丰富性之间的关联，可以得出一个新的假设，ABO会通过对肠菌的影响来影响人类健康，而增加利用GalNAc的菌株以提升肠菌多样性也可能对A/AB型血人健康产生有益影响。相关研究可看↓《自然·遗传学》背靠背：科学家再次证实ABO血型能影响肠道微生物《自然》子刊：科学家首次发现，血型会影响肠菌的组成，进而影响人体健康丨科学大发现参考资料：[1]https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41586-023-06893-w本文作者丨代丝雨