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微生物所王軍研究組在調控微生物組的組成和功能相關宿主基因定位研究中連續取得進展

作者: 發布時間:2021.03.02 文章來源:

  微生物組在人類健康和疾病中的作用日益受到關注,在近十年以來已經成為生命科學的熱點和重點領域。對于人體微生物組例如腸道菌群的基礎組成和功能的研究已經積累了大量的數據,但是影響微生物組的環境及宿主因素仍然有許多亟待解決的問題。人的基因組與代謝和免疫相關的基因和微生物組有著密切的互作,可能影響微生物的多樣性;但是由于微生物組作為復雜生態系統,又有大量的隨機因素干擾,因此研究人體影響宿主微生物組成的基因需要在大群體中進行全基因組關聯研究(GWAS),同時要在分析方法上進行一系列創新。 

  近期,自然遺傳雜志(Nature Genetics)在線發表國際大型研究計劃“MiBioGen”最新研究成果“Large-scale association analyses identify host factors influencing human gut microbiome composition(2021, 53:156-165), 中科院微生物組王軍研究員為文章的共同第一作者,同時也是唯一來自中國的參與者。該研究中納入了歐美、中東、東亞多個國家和種族的24個隊列、超過1.8萬人的基因組和腸道菌群數據,是迄今為止最大的腸道菌群的GWAS工作。該論文揭示了腸道菌群在不同人群間的異質性,同時鑒定出遺傳性較高的細菌類群,以及多個影響菌群組成特征的基因位點,并通過基因集富集分析、全表型組關聯研究和孟德爾隨機化方法等,探索了遺傳-微生物關聯對宿主健康相關特征的潛在影響。 

  MiBioGen”是由王軍以及比利時和荷蘭的多位科學家發起,旨在從全基因組的層面研究人體基因對腸道菌群的影響的大型國際研究計劃,該計劃已建立一系列新型研究方法,該成果是計劃正式發表的首批研究成果。 

 

  1: 自然遺傳學文章標題以及在項目中所收集的人群基本信息 

 

    此外,王軍研究員與西湖大學和中山大學合作,近期在Microbiome上發表“The interplay between host genetics and the gut microbiome reveals common and distinct microbiome features for complex human diseases”20208:145)的研究文章,他們1475名中國人的微生物組進行GWAS分析,探究遺傳對腸道菌群的影響;通過雙向孟德爾隨機化分析,研究了人腸道菌群與復雜疾病之間的因果關系,并根據菌群特征的共性和特性對不同疾病進行了聚類,發現不同疾病之間共通的菌群特性,例如帕金森病與結直腸癌之間、系統性紅斑狼瘡和慢性粒細胞白血病之間,可能相似的菌群特征。這也是在中國人群中第一次系統的進行菌群相關的GWAS研究,為理解中國人群中的基因和菌群互作以及疾病發生具有重要的意義。 

 

  2:在中國人群中進行的GWAS分析以及后續與疾病的關聯研究 

 

  王軍研究組長期關注健康和疾病中人體基因和微生物組的互作關系,并且利用GWAS工具進行了一系列更加深入的研究,在2016年在Nature Genetics發表封面文章完成第一個菌群GWASGenome-wide association analysis identifies variation in vitamin D receptor and other host factors influencing the gut microbiota. 2016, 48:1396–1406)以后,應邀在國內重要期刊Protein Cell發表綜述文章“Of genes and microbes: solving the intricacies in host genomes”(2018, 9(5):446-461),系統介紹基因-微生物組互作的研究方法和已有工作;以及在中國科學:生命科學(Science China: Life Science)上發表評論文章“Strengthening the functional research on the interaction between host genes and microbiota”(2020 63929–932),呼吁更多在中國人群中的研究以及國內外的合作,共同解析人體微生物組結構功能的基因基礎。  

  王軍研究組的項目受到了中科院戰略先導專項病原體宿主適應性與免疫干預 ,科技部重點研發項目,國家自然科學基金重大研究計劃培育項目和面上項目等多項資金的資助。 

 

3: 王軍研究員應邀為Protein Cell特刊所做綜述,主圖被選為當期的封底圖片

 

 

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