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现有的微生物群数据库偏向于成人样本，妨碍了对婴儿肠道微生物群的准确分析。
2024年11月25日，香港中文大学黄世万、Siew Chien Ng、张琳共同通讯在Cell Host & Microbe（IF=20.6）在线发表题为“A metagenome-assembled genome inventory for children reveals early-life gut bacteriome and virome dynamics”的研究论文。该研究绘制了儿童宏基因组组装基因组图谱，详细揭示了生命早期肠道细菌组和病毒动力学。该研究从0至7岁的大量散装和病毒样颗粒富集的宏基因组中生成了儿童宏基因组组装基因组清单（MAGIC），包括3,299个原核和139,624个病毒物种水平的基因组，其中8.5%和63.9%是MAGIC独有的。MAGIC改善了早期生命微生物组分析，在非洲人身上观察到最大的改善。然后，确定了54种候选关键物种，包括几种双歧杆菌和四种噬菌体，形成了丰度随时间波动的行会。它们的丰度在早产儿中减少，并且与儿童过敏有关。通过对B. longum泛基因组的分析，发现了噬菌体介导的进化和群体感应相关的生态适应证据。总之，MAGIC数据库恢复基因组，使早期生命微生物组的动态特征，候选关键物种的鉴定和目标物种的菌株水平研究成为可能。人类肠道微生物组由母体遗传播种，并由母体衍生的可移动遗传元素和环境塑造婴儿肠道微生物群的发育和成熟对正常的免疫和代谢发育至关重要。在这个关键窗口期的扰动可能导致生态失调和儿童和成年期的负面健康轨迹，如肥胖，哮喘，过敏，糖尿病和神经发育障碍关键物种是对群落结构和生态系统功能有重大影响的生物，它们可能通过促进多样性和恢复力的建立而深刻影响发育中的婴儿肠道微生物群。然而，人们对早期生命中的关键物种知之甚少。虽然肠道细菌群的研究已经进行了很长时间，但病毒作为肠道生态系统和人类健康的关键参与者的出现是一个相对较新的发展。这种“肠道病毒组”由选择性感染细菌或古细菌的噬菌体以及少数人类病毒组成。肠道病毒的定植是逐步进行的，第一批病毒定植者通常是温带噬菌体（或原噬菌体），随后是裂解噬菌体和人类病毒，这可能受到饮食、感染和环境因素的影响。最近，Lou等人证明了婴儿肠道DNA噬菌体菌株在美国儿童生命的前3年持续存在，Garmaeva等人在荷兰的生命线队列研究中报道了病毒和细菌可以在菌株水平上从母亲共同传播给婴儿。机理模式图（图源自Cell Host & Microbe）为了以更高的分辨率（在物种或菌株水平上）了解分类组成并获得功能见解，一个全面的肠道微生物组病毒包涵注释数据库至关重要。虽然特别创建的数据库可以实现精确的特定研究分析，但从头组装和注释宏基因组数据是费时的。因此，基于参考的方法，其中序列与大型，精心策划的数据库进行比较，以实现序列读取的快速识别是非常可取的。这些方法的质量高度依赖于参考数据库的准确性、广度和深度。然而，除了早期生命肠道基因组（ELGG）数据库和早期生命肠道病毒（ELGV）数据库之外，目前的细菌组数据库（例如，HumGut20和UHGG21）和病毒组数据库由于在序列档案和科学文献中的过度代表性，在很大程度上倾向于成人序列。早期生命样本的代表性不足阻碍了早期生命肠道微生物组的分析。在这项研究中，研究人员通过重新组装大量相关宏基因组（19559个公开可用的宏基因组和613个新生成的宏基因组），生成了儿童宏基因组组装基因组清单（MAGIC）。MAGIC数据库恢复了大量未知的病毒和细菌基因组信息，这不仅改善了早期生命，也改善了成人肠道微生物组的病毒包容性分析。通过这个数据库，确定了关键的细菌和病毒物种，并探索了它们在儿童健康和疾病中的作用。此外，还发现一些物种，包括一个重要的子集，在非洲以外的种群中已经枯竭。然后，描述了早期肠道微生物群落的动态和生态学。还扩展了与地理和疾病相关的候选关键物种长双歧杆菌的泛基因组，以提供生态学和进化见解。总之，MAGIC数据库恢复了以前未知的基因组信息，促进了早期肠道微生物组的病毒包容性分析。这种分析能够全面表征微生物组的动态，鉴定候选关键物种，以及目标物种的菌株水平研究。
参考消息：
https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwae422/7907268?searchresult=1
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