人類微生物組計劃

人類微生物組計劃通過元基因組學的方法研究人體內(nèi)的微生物菌群結(jié)構(gòu)變化與人體健康的關系01背景介紹研究計劃意義與人體的關系目錄030204基本信息人類微生物組計劃是人類基因組計劃的延伸，它研究的重點是通過元基因組學的方法研究人體內(nèi)（表）的微生物菌群結(jié)構(gòu)變化與人體健康的關系。背景介紹背景介紹人體內(nèi)有兩個基因組，一個是從父母那里遺傳來的人基因組，編碼大約2.5萬個基因；另一個則是出生以后才進入人體、特別是腸道內(nèi)的多達1000多種的共生微生物，其遺傳信息的總和叫“微生物組”，也可稱為“元基因組”，它們所編碼的基因有100萬個以上。兩個基因組相互協(xié)調(diào)、和諧一致，保證了人體的健康。因此，在研究基因與人體健康關系時，一定不能忽略共生微生物基因的研究。意義意義人類基因組計劃在2003年完成以后，許多科學家已經(jīng)認識到解密人類基因組基因并不能完全掌握人類疾病與健康的關鍵問題，因為人類對自身體內(nèi)存在的巨大數(shù)量的，與人體共生的微生物菌群幾乎一無所知。人體內(nèi)微生物細胞的數(shù)量是人體內(nèi)細胞數(shù)量的10倍，初步的研究顯示其所含基因數(shù)目的總和是人類基因組所含基因數(shù)目總和的100倍。但是，由于傳統(tǒng)微生物學研究方法的局限，對生活在自己體內(nèi)的95%以上的微生物沒有任何研究數(shù)據(jù)。人類微生物組研究最終將幫助人類在健康評估與監(jiān)測、新藥研發(fā)和個體化用藥，以及慢性病的早期診斷與治療等方面取得突破性進展。研究計劃中國的研究研究進展研究計劃研究進展2010年5月21日的《科學》雜志報道，為了進一步了解人類與在人類的身體上或身體內(nèi)生活的多種細菌之間的關系，美國的國立衛(wèi)生院正在對所有這些微生物的基因組進行測序。他們研發(fā)了對在其自然環(huán)境中的微生物進行大規(guī)?；蚪M測序的標準化方法，他們的目標之一是為至少900種將人體稱為住所的細菌制作出參照基因組序列。由KarenNelson領導的HumanMicrobiomeJumpstartReferenceStrainsConsortium已經(jīng)公布了他們對頭178個與人類宿主有關的細菌基因組序列的最初的分析。這些結(jié)果給未來的分析工作提供了一個重要的基線，盡管這些研究人員說，他們只是剛剛觸及了人類“微生物組”的表面而已。這些研究人員將與其他人共享他們的數(shù)據(jù)，這樣，其他的遺傳學家如果試圖從自然環(huán)境中對大量的微生物基因組做直接采樣的話，他們可以參考這些數(shù)據(jù)。這一對人體上的微生物的更好的理解會在將來對了解某些人類的疾病提供線索。中國的研究在日益激烈的人類微生物組研究領域，中國科學家起步還是比較早的，已經(jīng)取得一些重要進展。例如中英兩國科學家聯(lián)合攻關近3年，實現(xiàn)了通過測定宿主代謝組學特征變化來評價和鑒定腸道重要功能菌，這是一種在人體水平定量測定和監(jiān)控人體健康狀況的新的系統(tǒng)生物學方法，對研究腸道菌群與人體健康的關系具有普遍意義。該研究結(jié)果在《美國科學院院刊》發(fā)表后，引起國際學術界的?！蹲匀辉u論—微生物學》在2007年4月號中以“研究亮點”的形式，專門評介了該項工作。中國科學家近年來積極參與國際人類微生物組的各種合作計劃。2006年法國前總統(tǒng)希拉克訪華期間，科技部與法國國家研究署簽署了《中法腸道元基因組研究聯(lián)合聲明》；之后上海交大系統(tǒng)生物醫(yī)學研究院、中國科學院營養(yǎng)所和國家人類基因組南方中心、中國科學院北京基因組所等單位，在科技部、國家自然科學基金委和上海市的支持下，與法國農(nóng)科院聯(lián)合啟動了“中法腸道元基因組合作項目”，現(xiàn)已完成500對肥胖與健康病例對照人群的樣品采集和體檢，正在進行代謝組學和元基因組學分析，這也是國際上規(guī)模最大的人類微生物組人群試驗。通過這一研究，有望發(fā)現(xiàn)一些與中國人代謝綜合征不同發(fā)展階段相關的生物標志物，對于通過早期診斷和積極的營養(yǎng)干預來遏制中國肥胖、糖尿病等代謝性疾病快速上升的勢頭有著重要意義。值得一提的是，中國開展人類元基因組研究有一個其他國家所不具備的獨特優(yōu)勢，那就是有著悠久歷史的中醫(yī)中藥。與人體的關系與人體的關系英國帝國理工大學教授尼科爾森的研究組2006年在《自然》雜志報道，通過對給藥前大鼠的尿液代謝物進行全譜測定，可以把同一個遺傳品系的大鼠分成兩個類型，在給予高劑量的同一種藥物后，一種類型表現(xiàn)出肝中毒的癥狀，另一種則安然無恙。研究發(fā)現(xiàn)，能夠把遺傳特性高度相似的個體區(qū)別開的尿液代謝物主要是腸道菌群產(chǎn)生的，未出現(xiàn)肝中毒癥狀的大鼠腸道里存在著可以把藥物解毒的細菌，這些細菌保護了宿主。由此可見，腸道微生物組的基因組成與個體對藥物的敏感性有密切關系。最近，他們又在《自然》雜志報道，通過對中國、美國、日本和英國等4個國家17個不同地區(qū)的4630名志愿者尿液代謝組學分析，發(fā)現(xiàn)高血壓與腸道菌群的組成具有密切的關系。最新的研究進展表明，結(jié)構(gòu)異常的腸道菌群很可能是肥胖、高血壓、糖尿病、冠心病和中風等因飲食結(jié)構(gòu)不當造成的代謝性疾病的直接誘因。美國華盛頓大學戈登小組2006年在《自然》雜志報道，肥胖小鼠的腸道菌群可以把人體不能消化的植物纖維，轉(zhuǎn)變成短鏈脂肪酸供人體