Важно понимать, как вирусы, обитающие в кишечнике, влияют на здоровье человека. Дисбаланс микробиома кишечника может способствовать возникновению таких заболеваний и состояний, как ожирение, воспалительные заболевания кишечника и аллергии. Необходимо понять роль наших кишечных бактерий и бактериофагов, которые их заражают, в здоровье и болезнях человека. Теперь исследователи из Института Велком Сэнгер и Европейского института биоинформатики EMBL (EMBL-EBI) сообщают, что они идентифицировали 140 000 видов вирусов, живущих в кишечнике человека, более половины из которых никогда ранее не встречались.
Их результаты «Массовое расширение разнообразия кишечных бактериофагов человека» были опубликованы в журнале Cell.
«Бактериофаги управляют эволюционными изменениями в бактериальных сообществах, создавая сети потоков генов, которые подпитывают экологические адаптации», – пишут исследователи. «Однако степень вирусного разнообразия и его распространенность в кишечнике человека остаются в значительной степени неизвестными. Здесь мы представляем базу данных кишечных фагов (GPD), коллекцию из ~ 142 000 неизбыточных вирусных геномов (> 10 т.п.н.), полученных путем извлечения данных из 28 060 глобально распределенных метагеномов кишечника человека и 2898 эталонных геномов культивируемых кишечных бактерий ».
Используя метагеномику, исследователи изучили и каталогизировали биоразнообразие вирусных видов, обнаруженных в 28 060 общедоступных метагеномах кишечника человека и 2898 геномах бактериальных изолятов, культивируемых из кишечника человека.
«Важно помнить, что не все вирусы вредны, но представляют собой неотъемлемый компонент экосистемы кишечника», – пояснил Александр Алмейда, доктор философии, постдокторант в EMBL-EBI и Институте Wellcome Sanger. «Во-первых, большинство обнаруженных нами вирусов имеют ДНК в качестве генетического материала, который отличается от патогенов, известных большинству людей, таких как SARS-CoV-2 или Zika, которые являются РНК-вирусами. Во-вторых, эти образцы поступали в основном от здоровых людей, не имеющих каких-либо конкретных заболеваний. Удивительно наблюдать, как много неизвестных видов обитает в нашем кишечнике, и пытаться выяснить связь между ними и здоровьем человека ».
Была идентифицирована группа вирусов, у которых, как считается, был общий предок, которую исследователи называют губафагом. Было обнаружено, что это вторая по распространенности клада вирусов в кишечнике человека после crAssphage, обнаруженного в 2014 году.
Похоже, что оба этих вируса инфицируют аналогичные типы кишечных бактерий человека, но без дальнейших исследований трудно узнать точные функции недавно открытого губафага.
«Важным аспектом нашей работы было обеспечение высочайшего качества реконструированных вирусных геномов», – добавил Луис Ф. Камарилло-Герреро, аспирант Института Велком Сэнгер и первый автор исследования. «Строгий конвейер контроля качества в сочетании с подходом машинного обучения позволили нам снизить риск заражения и получить высокополные вирусные геномы. Высококачественные вирусные геномы открывают путь к лучшему пониманию роли вирусов в микробиоме кишечника, включая открытие новых методов лечения, таких как противомикробные препараты бактериофагового происхождения ».
Результаты исследования составляют основу GPD, которая станет источником информации для тех, кто изучает бактериофаги и роль, которую они играют в регулировании здоровья как наших кишечных бактерий, так и нас самих.
«Исследования бактериофагов в настоящее время переживают ренессанс. Этот высококачественный крупномасштабный каталог вирусов кишечника человека является своевременным, чтобы служить планом для проведения экологического и эволюционного анализа в будущих исследованиях вирома », – отметил Тревор Лоули, старший автор исследования из Института Wellcome Sanger.
«… Мы считаем, что дальнейшая характеристика других выдающихся генетических элементов, таких как ICE, интегративные мобилизуемые элементы (IME), генетические острова и транспозоны, приблизит нас к пониманию связи микробиома кишечника с различным образом жизни, возрастом и, в конечном итоге, здоровье и болезнь », – заключили исследователи.
Источник: Genetic Engineering and Biotechnology News