后微生物组时代 首次发现人体特有的病毒组

在一项首次针对尿液病毒组的研究中，研究人员发现了数百种病毒，其中大部分病毒之前从未被测序过。

　　

我们人体中的病毒会影响微生物群体的结构和行为，但是关于身体许多区域的噬菌体，也就是感染细菌的病毒，科学家们所知甚少。近期一组研究人员发现，在膀胱中整合进细菌基因组的是噬菌体要比细菌本身多得多，这项出乎人意料的研究发现公布在1月29日的the Journal of Bacteriology杂志上。

“因为病毒组的研究很困难，因此我们对我们体内的病毒，以及它们与健康，疾病的关联知之甚少。为了填补这方面的知识空白，做这些研究是非常重要的，”英国曼彻斯特大学的医学微生物学家Chloe James（未参与该项研究）认为。

研究的开始

这项研究开始于芝加哥洛约拉大学（Loyola University）的生物信息学家Catherine Putonti，她为了帮助她的同事分析来自181位女性患者膀胱中收集到的序列数据，这些患者存在或不存在泌尿系统问题。她从中发现了了许多病毒，由此她觉得对这些病毒序列展开深入的探讨。

Putonti说：“膀胱里有细菌，但也不是很多，因此我想‘如果没有那么多细菌，那么也许就没有多的病毒了’，但是让我吃惊的是，存在非常多的噬菌体。”

研究人员在他们研究的200个细菌基因组中鉴定出大部分细菌都有的450多种可能的噬菌体序列。超过一半的这些病毒序列从未出现在任何数据库中过，这表明它们可能是泌尿道特有的噬菌体。

“这些噬菌体一次又一次地出现，”James说，“在所有的微环境中，每次针对病毒群体的测序，提及的噬菌体都很少，此次发现了这么多噬菌体，这表明我们不知道的事情还很多。”

研究人员发现来自不同女性的噬菌体序列具有相似性，这表明可能存在膀胱噬菌体。同时他们也发现了泌尿系统存在或者不存在问题女性样本之间噬菌体群体的一些变化，这些问题包括膀胱过度活动，失禁，膀胱疼痛和尿路感染。

为了确定他们发现的噬菌体序列是否完整，能否感染细菌，研究人员对纯化后的噬菌体进行了电子显微检测，分析它们是否能分解培养皿中的细菌。结果表明，虽然病毒是整合到宿主基因组中，但它们仍然能够杀死其它细菌，这表明这些是功能性噬菌体。

西方大学人类微生物生态学家，Jeremy Burton（未参与这项工作）说，“此前还没有人完整描述过膀胱中的噬菌体，”但他也提醒说，由于作者检测的是实验室中生长的细菌的基因组，因此可能错失了一些整合到难以培养的细菌基因组中的噬菌体。不过总体来说，“这是一篇非常好的论文，”他说。

由于增加了培养这一步骤，确实可能丢失了一些噬菌体，James说，”但这些发现更有意义了，因为它们可以将噬菌体序列与细菌宿主关联在一起。许多病毒组研究面临的挑战在于找到正确的易感宿主，以便能培养噬菌体并发现其功能性作用。”

大肠杆菌中分离出来的一种新型噬菌体的电子显微照片。尾巴结构表明它属于Myoviridae科。

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Putonti研究小组已经在从膀胱细菌中分离出了更多的噬菌体，并与临床医生合作，确定这些噬菌体是否在尿路疾病中发挥作用。

“研究人员发现了微生物微环境中病毒群体所造成的潜在影响，这一点非常好。在我们真正开始了解其作用之前，我们需要清楚这里到底有什么，“”华盛顿大学医学院人体微生物和病毒组研究学者Kristine Wylie（未参与该项研究）说。

（作者：Abby Olena/生物通编译）

原文标题：

T. Miller-Ensminger et al., “Bacteriophages of the urinary microbiome,” Journal of Bacteriology, doi:10.1128/JB.00738-17, 2018.