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科学家破解人体肠道菌基因DNA密码

  控制身体健康或生病的神秘“钥匙”,并非只掌握在人类自身的基因手中,人体内的微生物基因也可能“大权在握”。昨天,“欧盟-中国科技周”发布30余项欧洲和中国科研团队共同参与的明星科研合作项目。其中,丹麦哥本哈根大学客座教授、华大基因执行总裁王俊教授带来了人类宏基因组学研究的最新消息:人体肠道菌共有300万至500万个基因,其DNA密码已被完全破解。目前,研究人员正在判断各基因功能,及其在不同疾病扮演的角色。

  宏基因组备受关注

  如果将地球生命的诞生过程浓缩成一年,人类是“最后一秒”的事,而微生物则出现在“第一秒钟”。因此,要详细理解人体生物学,不仅需要认识人体基因组,更需要对人体微生物宏基因组有很好的了解。

  人类总是和环境、身体甚至细胞中存在的微生物共同生活。人体中微生物的数量是身体细胞数量的十多倍,其基因编码更是人体基因组的100倍。这些复杂、动态的微生物对人体生理、营养和免疫力有重要影响,人体微生物群落的紊乱是导致疾病的主要因素。

  理解人体微生物群落的动态和本质变化,是一项巨大的科学挑战;定义这种动态的多样性,为基因组学开辟了全新的发展领域。为了完成这一目标,研究人员首先聚焦对人体健康有重要作用的肠道微生物群。欧盟第七框架协议投入1140万欧元资助了“人类肠道宏基因组计划”,我国华大基因是参与者中唯一的非欧盟研究机构,也是国内唯一的入选者。

  肠道菌群决定胖瘦?

  “人体肠道共有1000至2000种微生物,菌群总重量有一两公斤。”王俊说,该项目研究已进入第三年,结果发现,肠道细菌共有300多万个基因,远远超出人类自身的2万多个基因。这些基因分属1000多种不同的细菌,每个人肠道中都有其中至少100多种细菌。约40%的细菌可在半数研究对象的肠道中找到。

  肠道中许多细菌是有益的,它们帮助人体处理复杂的化合物,还可以生成氨基酸和维生素,因此肠道细菌的种类和数量与身体健康有着密切关系。目前,所有的肠道微生物基因已经被测序完毕,接下来将通过深度测序和各种实验,定义并描述肠道宏基因组功能,确定其与各种疾病之间的关系。

  例如,胖人肠道内有些微生物,瘦人体内却无。实验中,研究人员将肥胖老鼠肠道内的某些菌群,植入瘦老鼠体,瘦老鼠就会胖起来。“生活中,有些人怎么吃都不胖,有些人吃点就胖,除了自身基因决定外,还有一个重要因素——肠道菌群。”王俊解释说,如果你爱吃肉,那肚子里的微生物也会爱吃肉,把肉消化完了,就会“吃”肠壁,一方面加强了肠道的通透性,另一方面也可能带来肥胖。

  同时,研究人员还在研究糖尿病与肠道微生物之间的关系。分组对照实验显示,糖尿病人的肠道内确实存在两种特有的微生物,“至于这两种微生物是糖尿病的致病原因,还是糖尿病病程发展的结果,尚需进一步研究。”

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