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有關(guān)宿主機(jī)體遺傳特性對(duì)腸道微生物組組成影響的研究主要關(guān)注個(gè)體單核苷酸多態(tài)性（SNPs）對(duì)機(jī)體腸道微生物組組成的影響，而并未考慮其所產(chǎn)生的集體影響或?qū)ξ⑸锝M具體功能的影響。

近日，一篇發(fā)表在國(guó)際雜志Scientific Reports上題為“Collective effects of human genomic variation on microbiome function”的研究報(bào)告中，來自康奈爾大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究深入揭示了人類機(jī)體遺傳特性影響機(jī)體腸道微生物組功能的分子機(jī)制，同時(shí)該研究還擴(kuò)大了人類遺傳特性在塑造微生物組方面所扮演的角色或功能。

組成人類腸道微生物組的數(shù)萬(wàn)億個(gè)有機(jī)體會(huì)對(duì)機(jī)體的代謝功能、疾病和整體健康產(chǎn)生極大的影響，然而研究人員并不清楚腸道微生物組如何以及在多大程度上反過來會(huì)被人類宿主機(jī)體的基因組所塑造。

研究者Ilana Brito表示，這篇研究報(bào)告中，我們采用了一種新方法來分析宿主-微生物組之間的遺傳相互作用，并且揭示了許多實(shí)例來闡明，人類宿主機(jī)體的遺傳組成會(huì)直接影響腸道微生物組的功能表現(xiàn)。當(dāng)一種疾病或表型是由單一的基因突變所引起，那么找到主要負(fù)責(zé)的基因或許是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的過程，但一整套基因之間可以發(fā)生相互作用，從而導(dǎo)致疾病或其它表型表達(dá)，而這或許是一種更為復(fù)雜的機(jī)制，在人類基因組中，不同人群之間存在許多連續(xù)的變異，甚至在同一個(gè)人的成對(duì)染色體中也會(huì)存在這種現(xiàn)象。

揭示人類機(jī)體的遺傳特性影響腸道微生物組功能的分子機(jī)制。

圖片來源：Pixabay/CC0 Public Domain

當(dāng)一個(gè)變異由單個(gè)核苷酸的替代所產(chǎn)生時(shí)，這就是所謂的單核苷酸多態(tài)性（SNP），利用一種特殊的計(jì)算和模擬技術(shù)，研究人員就能識(shí)別出與微生物組相關(guān)特征、障礙及癌癥所關(guān)聯(lián)的SNPs，換句話說，其或許能揭示出人類基因組對(duì)腸道微生物組的直接影響效應(yīng)。

研究者Clark說道，將人類基因組中的突變與腸道微生物組的突變相關(guān)聯(lián)起來一直以來都比較棘手，因?yàn)槿祟惢蚪M的突變是彼此相互關(guān)聯(lián)的，且具有相關(guān)的功能，而腸道中細(xì)菌的種類或許彼此是獨(dú)立的。

本文研究的特別之處在于其能利用數(shù)據(jù)中的特殊結(jié)構(gòu)信息，重點(diǎn)關(guān)注于腸道微生物組的功能，而并不是形成微生物組的生物群落中每個(gè)物種的遺傳組成，其重點(diǎn)關(guān)注了人類基因的廣泛集合以及其對(duì)微生物組功能的影響，而并非研究單一基因，同時(shí)還使用了一種新型策略來模擬人類腸道中的功能和物種分布情況。過去的模型并不能很好地適應(yīng)宏基因組測(cè)序數(shù)據(jù)集的共同特點(diǎn)，于是研究人員提出了使用Tweedie分布策略（一種概率模型）來說明這種特征。此前，研究人員在自然語(yǔ)言處理過程中應(yīng)用了Tweedie模型策略，其在這種情況下似乎也非常合適，研究者發(fā)現(xiàn)，Tweedie模型方法或許足夠靈活，其能捕捉到宏基因組分類群和基因豐度中的均值-變異的關(guān)聯(lián)，并優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的方法。

綜上，本文研究結(jié)果表明，研究人員提出了一種新型靈活的框架來研究宿主-微生物組之間的遺傳相互作用，同時(shí)還為目前圍繞研究人類機(jī)體遺傳特征對(duì)腸道微生物組的影響機(jī)制提出了一種新的維度的解釋。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Felicia N. New,Benjamin R. Baer,Andrew G. Clark, et al. Collective effects of human genomic variation on microbiome function, Scientific Reports (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-07632-3

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