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技术文章
全基因组关联分析，揭示遗传因素如何影响我们的肠道菌群？
点击次数：4121 发布时间：2021/2/23 10:34:59
肠道微生物菌群是贯穿人类整个生命周期中丰富的微生物组成部分。近年来的许多研究发现，肠道微生物与人体许多功能的正常运转密切相关，不仅可以帮助我们消化食物，训练免疫系统，还能通过脑肠轴影响大脑情绪。通常认为，饮食和药物等环境因素在塑造肠道微生物组成中起着重要作用，但仍存在个体之间的肠道微生物组成差异超过80%的现象无法解释，这意味着或许遗传成分在肠道菌群组成中也起着重要作用。
近日，来自荷兰格罗宁根大学医学中心的研究人员在《Nature Genetics》上发表了题为Large-scale association analyses identify host factors influencing human gut microbiome composition的研究成果，通过近2万个体的基因序列分析，发现了19个可遗传的细菌类群和31个影响菌群特征的基因座，其中乳糖酶基因（LCT）和岩藻糖基转移酶基因（FUT2）在塑造我们的肠道生态系统中具有重要影响。
为了研究遗传学对微生物组组成的影响，研究人员协同全球超过20个实验室，组织并分析了来自美国、加拿大、以色列等多国的24个队列共18340名参与者的全基因组和肠道微生物的16sRNA序列。肠道微生物的序列比对注释结果表明，不同队列间的菌群组成有明显的异质性，从中鉴定到的410个菌属中只有9个核心菌属，其中丰富的属是拟杆菌属，占比18.65％，其次是粪杆菌属（6.19％）、布劳特氏菌（3.36％）和另枝菌属（3.05％）。
MiBioGen人群中微生物组组成的多样性
之后，研究人员对由169对同卵双生和419对异卵双生的双胞胎队列组成的1176个样本的肠道微生物进行了多样性分析，从广泛存在的159个菌属中，鉴定到19个可遗传的细菌类群，其中为显著的是瘤胃梭菌属和消化链球菌科。同时也对所有1.8万个样本的基因组和含有的211个分类单元的肠道微生物进行全基因组关联研究（GWAS），从中鉴定出31个影响菌群特征的基因座（mbTL），其中乳糖酶LCT基因座与双歧杆菌属的关联显著，且二者的关系存在年龄依赖性和种族异质性；而岩藻糖转移酶FUT2基因座可能较为显著的影响特定瘤胃球菌的丰度。
LCT基因座（rs182549）与双歧杆菌属的关联
此外，研究人员还在GWAS中检测到些富含代谢、免疫、营养偏好相关基因的mbTL，这些基因多在小肠中表达。例如9q21基因座包括基因PCSK5，RFK和GCNT1，其中RFK编码催化核黄素磷酸化的酶，GCNT1编码参与粘蛋白生物合成的糖基转移酶，其通过新陈代谢这些底物，参与调节宿主的免疫防御。
为了探索遗传-微生物关联对宿主健康相关特征的潜在影响，研究人员通过孟德尔随机分析了肠道微生物类群与心血管、代谢等疾病表型，以及营养表型间的潜在因果关系。发现双歧杆菌属的丰度可能对溃疡性结肠炎有保护作用，较高含量的草酸杆菌科对类风湿关节炎具有保护作用。
全现象关联研究域富集分析
该研究的作者Alexander Kurilshikov表示，“这项研究是大型国际合作的个很好的例子，并且是第个准确估计宿主遗传学对肠道微生物组的影响的研究，未来的研究可能会随着样本量的增加而识别出更多的遗传效应，这对于由细菌导致的疾病发展的诊断和治疗至关重要。“
来源：生物探索
有下列情况者，对血清内毒素应格外留意筛选：
1.养干细胞时，干细胞对内毒素非常敏感，如果血清中内毒素≥3EU/ml时，干细胞很容易死亡。很多使用者，在血清在试用，就通过提早审核该批次《检测报告》，以决定是否入围进行试用。
2.养免疫细胞时，过高的内毒素可诱导免疫细胞释放炎症因子，抑制小鼠红细胞集落的形成等。
3.基因敲除相关的细胞实验，培养的细胞要尽可能保持其原始状态，任何引导细胞衰老或凋亡的试剂，都会让后续的实验结果“失之毫厘，谬以千里”。在准备血清和其他试剂时，选择低的内毒素（好≤1EU/ml），对实验至关重要；
4.原代培养、杂交瘤融合、细胞转染，或者肝细胞、神经细胞、内皮等难养细胞的扩增，这些都需要挑选好的血清给细胞以有力支持。因此，挑选更低的内毒素，是保证实验顺利的第步。
5.实验室有些细胞，需要长期培养、长期冻存，或者经常复苏、经常培养的，血清会经常或长时间作用于细胞。为保证细胞的健康，都应该选用更低内毒素的血清，以避免内毒素长久对细胞的毒性影响。
总之，血清中内毒素含量过高，更容易导致细胞“亚健康”，造成数据不准，或细胞状态不良、老化、甚至死亡，导致试验中断失败。血清中的内毒素越低越好。
全球细胞培养学会均依据内毒素对血清的品质进行分和命名。
原创作者：北京缔一生物科技有限公司
