跨物种肠道噬菌体多样性解析：小鼠、猪和食蟹猴模型的宏基因组学研究揭示人类肠道微生物组关联

本研究通过宏基因组学分析揭示了小鼠(hcMGV)、猪(hcPGV)和食蟹猴(hcCMGV)肠道中977、12,896和1,480种高置信度噬菌体vOTUs的多样性特征，发现食蟹猴噬菌体与人类微生物组关联度达55.88%，为模型动物选择提供了重要依据。研究鉴定了新型crAss-like噬菌体和携带CRISPR-Cas系统的巨型噬菌体，通过vConTACT2网络分析揭示了跨物种保守的病毒集群，成果发表于《Microbiome》。

　　

肠道微生物组研究长期聚焦于细菌群落，而作为微生物组"暗物质"的病毒组，尤其是噬菌体的研究仍存在巨大空白。尽管已有研究表明肠道噬菌体可通过捕食、溶原循环和水平基因转移(HGT)调控细菌群落，进而影响宿主健康，但不同哺乳动物模型肠道噬菌体的多样性特征及其与人类微生物组的关联仍不清楚。这一问题严重制约了动物实验成果向人类应用的转化，特别是在炎症性肠病(IBD)、结直肠癌等噬菌体相关疾病研究领域。

为解决这一关键科学问题，深圳某研究机构团队在《Microbiome》发表了突破性研究成果。研究人员整合407例小鼠、980例猪和110例食蟹猴肠道宏基因组数据，采用metaSPAdes组装结合VirSorter2、DeepVirFinder多工具预测，经geNomad去污染和CheckV质量过滤，构建了包含977(hcMGV)、12,896(hcPGV)和1,480(hcCMGV)个高置信度物种水平病毒操作分类单元(vOTUs)的目录。通过vConTACT2蛋白聚类网络分析、CRISPR间隔序列匹配等创新方法，系统揭示了三种模型动物肠道噬菌体的多样性特征及其与人类微生物组的进化关联。

关键技术方法包括：1) 基于>=10 kb contigs的严格病毒预测流程；2) 95% ANI/85% AF的vOTUs聚类标准；3) vConTACT2基因共享网络构建近似属水平病毒簇(VCs)；4) BACPHLIP/PhaTYP双算法预测噬菌体生活史；5) iPHoP整合多方法宿主预测；6) CRISPR间隔序列跨物种匹配分析。

研究结果呈现四大重要发现：

High-confidence genomic catalogues
鉴定到1,480个食蟹猴肠道vOTUs中42.36%为完整基因组，仅0.41%与ICTV数据库匹配，21.28%与IMG/VR v4重合，证实其高度新颖性。Caudoviricetes类尾噬菌体占96%(1,422/1,480)，其中33个为crAss-like噬菌体。

Prevalent viral clusters
vConTACT2网络分析发现5个VCs在>60%样本中存在，包括与人类Faecalibacterium phage FP_Mushu同源的hcMGV_VC_97_0(小鼠样本检出率90.66%)。跨物种比较显示hcCMGV_VC_28_0(食蟹猴)与hcPGV_VC_508_1(猪)存在基因组相似性。

CrAss-like phages
Steigviridae科crAss-like噬菌体占57.78%(182/315)，系统发育分析揭示其与已知ICTV代表株形成三个新进化分支，提示属水平分类学新类群。

Jumbophages
在245个>=200 kb巨型噬菌体中发现8个携带CRISPR-Cas14系统，其中两个Cas14蛋白仅含153/316个氨基酸，为迄今最小CRISPR-Cas元件，具有基因编辑工具开发潜力。

跨物种比较
物种水平仅2个vOTUs共享，但属水平80个VCs跨物种保守。食蟹猴噬菌体与人类肠道微生物组关联度(55.88%)显著高于小鼠(33.47%)和猪(31.32%)，支持其作为人类肠道病毒研究的最优模型。

该研究首次系统比较了三种重要模型动物的肠道噬菌体组，建立了高质量参考数据库。发现食蟹猴肠道噬菌体与人类微生物组存在显著共进化特征，为转化医学研究提供了模型选择的重要依据。鉴定到的微型CRISPR-Cas14系统和新型Steigviridae噬菌体，为基因编辑工具开发和噬菌体治疗提供了宝贵资源。研究采用的严格质量控制流程(vOTUs聚类标准、CheckV完整性过滤等)为后续病毒组学研究树立了新标杆。

值得注意的是，虽然发现部分噬菌体可感染含人类病原体的细菌属(如Clostridium、Escherichia)，但抗生素抗性基因(ARGs)和毒力因子(VFGs)检测显示其传播风险较低。作者建议未来整合RNA病毒组数据，并探索人源化小鼠模型在病毒组研究中的应用潜力。这些发现为理解哺乳动物肠道病毒组的进化关系及其在疾病建模中的应用开辟了新视角。