全球首个食蟹猕猴肠道微生物参考基因集构建完成

    近日,深圳华大生命科学研究院宏基因组学研究所成功完成了全球首个食蟹猕猴(Macaca fascicularis)肠道微生物参考基因集的构建工作,最新研究成果在线发表于国际著名出版集团Oxford Academic旗下的GigaScience期刊。该研究的数据为后续利用食蟹猕猴进行肠道菌群方面的研究提供了重要的参考价值。

    越来越多的研究结果显示肠道菌群结构的失调与多种常见的人类疾病密切相关。为了更清楚地阐明肠道菌群如何影响宿主健康,很多研究必须依赖于动物模型。找出能够和人肠道菌群特点更为相似的动物模型,对于菌群和人类疾病的研究有重大意义。

    食蟹猕猴作为灵长目哺乳动物,在生理和遗传上与人类相近,被广泛用于生物医学和药物开发研究,但是关于食蟹猕猴肠道菌群的研究甚少。

    为了对食蟹猕猴的肠道菌群有更为全面的了解,构建食蟹猕猴肠道微生物参考基因集并探究不同饮食条件下食蟹猕猴肠道菌群的差异,研究人员选取了20只年龄在13-16岁的食蟹猕猴,平均分成两组,一组利用高脂低纤维食物喂养(A组),另一组用低脂高纤维食物喂养(B组)。

    喂养三个月后,采集20只食蟹猕猴的粪便样本。之后,研究人员采用二代测序方法,经过一系列组装和基因预测步骤等,最终得到包含1,991,169条基因的食蟹猕猴非冗余肠道微生物参考基因集。

    通过对食蟹猕猴肠道菌群结构的研究分析发现,在食蟹猴的肠道中,微生物最主要的门是厚壁菌门和拟杆菌门;丰度最高的属是普氏菌属、瘤胃球菌属、梭菌属和真杆菌。这些主要的微生物种类也普遍存在于人的肠道中。

    为了进一步探究食蟹猕猴作为研究人肠道菌群实验的动物模型的可行性,研究人员还比较了人、猪、小鼠和食蟹猕猴的肠道微生物基因集。

    食蟹猕猴和人、猪、小鼠共享的肠道微生物基因占食蟹猕猴肠道基因集总数的比例分别为39.49%、25.45%和0.6%。此外,把食蟹猕猴、猪和小鼠各20个粪便样本测序Reads比对到人的肠道微生物基因集时,比对率分别为39.23%,26.98%和16.01%。研究结果表明,和猪、小鼠相比,食蟹猕猴的肠道菌群和人的肠道菌群更相近,是更为理想的人肠道菌群研究的模式动物。

    研究人员还通过比较两组食蟹猕猴肠道微生物基因,发现A组(利用高脂低纤维食物喂养)食蟹猕猴肠道菌群Alpha多样性比B组(利用低脂高纤维食物喂养)的低,同时还发现A、B组食蟹猕猴肠道菌群在属、种、基因和KO水平都存在一定的丰度差异。值得一提的是,在和人的参考基因集比对的过程中,研究人员还发现A组食蟹猴粪便样品的reads比对率明显高于B组。

    深圳华大生命科学研究院宏基因组学研究所的项目负责人李晓平介绍,此项研究成功构建了食蟹猕猴的肠道微生物基因集,并与人、猪和小鼠的肠道菌群进行了比较,这为后续利用食蟹猕猴进行肠道菌群方面的研究提供了重要的参考数据。




 
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