在腸道微生物組研究中，可培養(yǎng)的腸道微生物資源發(fā)揮著重要作用，幫助探明腸道微生物功能以及宿主與微生物的相互作用機(jī)制。雖然部分研究已闡明被培養(yǎng)的人類(lèi)腸道微生物群，但迄今為止，多達(dá)70%的人類(lèi)胃腸道基因組物種尚未被培養(yǎng)。大規(guī)模的腸道微生物分離和鑒定、識(shí)別以及資源共享是腸道微生物研究和進(jìn)一步描述人類(lèi)腸道微生物功能的必要條件。

近期中科院微生物所劉暢、劉雙江研究團(tuán)隊(duì)以中國(guó)健康志愿者的239份新鮮糞便樣本為分離基質(zhì)進(jìn)行大規(guī)模的腸道微生物分離和培養(yǎng)，并進(jìn)行16SrRNA基因(>1.4kb)的測(cè)序，從而構(gòu)建了人類(lèi)腸道微生物庫(kù)(hGMB)，擴(kuò)大了現(xiàn)有的人類(lèi)腸道微生物資源，為深入研究腸道微生物功能并揭示腸道微生物-宿主間相互作用的機(jī)制提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

腸道微生物群(GM)對(duì)宿主的身心健康至關(guān)重要，GM生態(tài)失調(diào)會(huì)導(dǎo)致宿主免疫功能障礙、代謝紊亂、認(rèn)知和生理發(fā)育受損。近年來(lái)依賴(lài)培養(yǎng)和不依賴(lài)培養(yǎng)的研究都獲得了關(guān)于腸道微生物多樣性和功能的一些信息。

然而，我們對(duì)人類(lèi)腸道微生物的理解卻非常有限，根據(jù)對(duì)人體腸道微生物基因組集(UHGG)的最新研究，超過(guò)70%的腸道微生物尚未被培養(yǎng)，40%的蛋白質(zhì)編碼序列沒(méi)有功能注釋?zhuān)�這些未知的微生物及其遺傳元素被稱(chēng)為腸道微生物的“暗物質(zhì)”，它們隱藏了有關(guān)腸道微生物功能和腸道微生物-宿主相互作用的秘密。

以往的研究表明，培養(yǎng)的腸道微生物資源不僅在宿主-GM相互作用的因果關(guān)系研究中發(fā)揮了重要作用，而且在非培養(yǎng)的組學(xué)研究中也具有重要意義。因此，建立健全的、全新的人類(lèi)腸道微生物庫(kù),開(kāi)發(fā)腸道微生物的暗物質(zhì)是非常必要的。

本研究以中國(guó)健康志愿者的239份新鮮糞便樣本為分離基質(zhì)，使用11種預(yù)處理方法和67種不同的培養(yǎng)方法對(duì)其進(jìn)行大規(guī)模的腸道微生物分離和培養(yǎng)，獲得了10558個(gè)純培養(yǎng)物，并對(duì)其進(jìn)行16SrRNA基因(>1.4kb)的測(cè)序，通過(guò)EZBioCloud和NCBI16Sr RNA序列數(shù)據(jù)庫(kù)中的16Sr RNA基因blast分析,確定其分類(lèi)，然后以16SrRNA基因序列識(shí)別閾值為98.7%進(jìn)行聚類(lèi)，將10558個(gè)培養(yǎng)物在種水平上劃分為400個(gè)潛在類(lèi)群，然后從400個(gè)分類(lèi)單元中選取1170個(gè)代表菌株進(jìn)行新分類(lèi)單元的鑒定和保存。在400個(gè)類(lèi)群中，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育分析、形態(tài)特征觀察、生物標(biāo)志物檢測(cè)和基因組分析的結(jié)果，對(duì)102個(gè)新類(lèi)群（包括28個(gè)新屬和3個(gè)新科）進(jìn)行描述和表征。所有的新類(lèi)群均按照（國(guó)際原核生物命名規(guī)范）ICNP的規(guī)則進(jìn)行。

研究結(jié)果顯示：

1. 從239名健康中國(guó)志愿者的糞便樣本中獲得了10,558個(gè)細(xì)菌分離株，代表159個(gè)屬中的400種，屬于53個(gè)科和6個(gè)門(mén)。建立了一個(gè)公開(kāi)的人類(lèi)腸道微生物庫(kù)(hGMB)。

2. hGMB拓展了已有的腸道細(xì)菌資源和基因組庫(kù)，增加102個(gè)新物種，鑒定并提出了28個(gè)新屬和3個(gè)新科,占人類(lèi)腸道中常見(jiàn)微生物的80%以上。

3. 測(cè)序得到的115個(gè)新細(xì)菌基因組中，包括UHGG數(shù)據(jù)庫(kù)中未被培養(yǎng)的22個(gè)菌種和首次發(fā)現(xiàn)的24個(gè)菌種，并覆蓋了50%的功能已知基因和10%的FUNKFams功能未知基因。

4. 通過(guò)將hGMB基因組與UHGG數(shù)據(jù)庫(kù)和1129個(gè)全球健康的人類(lèi)腸道宏基因組進(jìn)行整合研究，分析了人類(lèi)腸道微生物中102個(gè)新物種的分類(lèi)學(xué)流行率、分布和遺傳特征，表明hGMB在揭示更多人類(lèi)腸道微生物“暗物質(zhì)”方面具有很大的潛力。

注：1170株菌株已經(jīng)保存在中國(guó)普通微生物菌種保藏中心(CGMCC:http://www.cgmcc.net/english/hgmb)，新類(lèi)群的菌株也保存在韓國(guó)菌種保藏中心(KCTC)或NITE生物資源中心(NBRC)。hGMB成員的菌株材料、表型特征和基因組數(shù)據(jù)也可在hGMB主頁(yè)(hgmb.nmdc.cn)和eLMSG上獲得。

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【參考文獻(xiàn)】

[1] Liu C, Du M, Abuduaini R, et al. Enlightening the Taxonomy Darkness of Human Gut Microbiomes With a Cultured Biobank[J]. Microbiome, 2021, 9(1).

DW-100A-K 智能厭氧微生物培養(yǎng)系統(tǒng)

適用于腸道厭氧/微需氧微生物的培養(yǎng)
 

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