Nature，Science两大顶级杂志聚焦“第二基因组”

人体内有两个基因组，一个是从父母那里遗传来的人基因组；另一个则是出生以后才进入人体、特别是肠道内的多达1000多种的共生微生物，其遗传信息的总和叫“微生物组”，也可称为“元基因组”。近期Nature，Science杂志分别发表了这一研究领域的新成果。

　　

生物通报道：人体内有两个基因组，一个是从父母那里遗传来的人基因组；另一个则是出生以后才进入人体、特别是肠道内的多达1000多种的共生微生物，其遗传信息的总和叫“微生物组”，也可称为“元基因组”，相当于人的第二个基因组，它们所编码的基因有100万个以上。两个基因组相互协调、和谐一致，保证了人体的健康。

早在2007年，美国国立卫生研究院就出资1亿多美元启动了人类微生物组路线图计划，日本也启动了人类元基因组研究计划。近年来这些研究也取得了一些成果，如去年Nature就公布了一项大型微生物组的研究成果，研究人员对来自非洲、南美和美国的531份人类粪便样本展开了研究，揭示了随着年龄人类肠道微生物的改变以及在不同国家人群中的差异。

肠道微生物与肥胖

来自华盛顿大学医学院等处的研究人员在Science杂志上发表了题为“Gut Microbiota from Twins Discordant for Obesity Modulate Metabolism in Mice”文章，指出肥胖人群的肠道微生物比非肥胖人群的肠道微生物，所积累的脂肪量更多，这为针对肥胖患者的治疗提出了一种新思路。

领导这一研究的是华盛顿大学医学院Jeffrey Gordon，早在2004年，Gordon就首次提出“微生物的杂居能够协助控制体重”的观点，此后他又将肥胖小鼠中获得的细菌注入苗条小鼠后，发现苗条小鼠的体重会上升。研究人员推测这些使宿主肥胖的微生物会从食物中收集更多的能量，能量被宿主吸收并转化为多余的脂肪。

在最新这项研究中，研究人员招募了四对胖瘦不一的女性双胞胎志愿者，将她们的肠道微生物移植到小鼠的肠道内，在此之前将这些小鼠自身肠道内的微生物清除干净。

结果研究人员发现接受来自肥胖个体肠道细菌的无菌小鼠，会比移植自瘦个体肠道细菌的小鼠增加更多的体重，积累更多的脂肪。同时相关的代谢也会发生改变，例如支链氨基酸更多了。

此外研究人员还模拟了细菌微生物的生长，寻找哪种细菌特别能够侵入肥胖小鼠，发现拟杆菌门成员能够进入肥胖小鼠的肠道，定居在小鼠体内。

肠道微生物与免疫

来自波士顿大学的研究人员则发现肠道细胞对免疫系统中的B细胞发育发挥着一种显著性和全身性的影响。尽管肠道细菌对T细胞的影响之前已被观察到，但这是科学家们首次记录肠道中的早期B细胞发育以及细菌影响这一过程。

研究人员发现肠道中的B细胞库(B-cell repertoire)的多样性与骨髓中的情形存在显著性差别，这可通过对来自这两个地方的B细胞中的重排抗体基因进行测序来确定。重排水平是一样，但是实际的重排性质在这两个位点之间存在显著性差别。这项研究还证实至少一些B细胞库差别可能是由肠道B细胞的抗体基因编辑产生的。

这项研究的一个令人关注的发现在于来自断奶年龄的年轻小鼠的未成熟B细胞中发生的基因重排数量显著性地依赖于这些小鼠是否含有正常的肠道细菌还是在无菌的环境中生活。相对于在无菌的环境中生活的小鼠，来自含有正常肠道细菌的小鼠的未成熟B细胞有显著性多的B细胞处于发育中，这种情形在肠道、骨髓和脾脏中都是如此。

原文摘要：

Gut Microbiota from Twins Discordant for Obesity Modulate Metabolism in Mice

The role of specific gut microbes in shaping body composition remains unclear. We transplanted fecal microbiota from adult female twin pairs discordant for obesity into germ-free mice fed low-fat mouse chow, as well as diets representing different levels of saturated fat and fruit and vegetable consumption typical of the U.S. diet. Increased total body and fat mass, as well as obesity-associated metabolic phenotypes, were transmissible with uncultured fecal communities and with their corresponding fecal bacterial culture collections. Cohousing mice harboring an obese twin’s microbiota (Ob) with mice containing the lean co-twin’s microbiota (Ln) prevented the development of increased body mass and obesity-associated metabolic phenotypes in Ob cage mates. Rescue correlated with invasion of specific members of Bacteroidetes from the Ln microbiota into Ob microbiota and was diet-dependent. These findings reveal transmissible, rapid, and modifiable effects of diet-by-microbiota interactions.

Microbial colonization influences early B-lineage development in the gut lamina propria

The RAG1/RAG2 endonuclease (RAG) initiates the V(D)J recombination reaction that assembles immunoglobulin heavy (IgH) and light (IgL) chain variable region exons from germline gene segments to generate primary antibody repertoires1. IgH V(D)J assembly occurs in progenitor (pro-) B cells followed by that of IgL in precursor (pre-) B cells. Expression of IgH μ and IgL (Igκ or Igλ) chains generates IgM, which is expressed on immature B cells as the B-cell antigen-binding receptor (BCR).