北京生科院在人体噬菌体细菌互作关系研究中获得新发现

　　在复杂的人体环境中，从体表到机体内部都共生着规模庞大的微生物，其群落结构变化与人体健康状况联系密切。其中种类丰富、数量巨大的噬菌体能通过塑造菌群结构影响人体健康。但由于人体内的噬菌体过于微小，且缺乏像细菌16S rDNA和真菌ITS一样的标签序列，目前人们仅通过少数低通量的分离纯化实验来确定其与细菌宿主的侵染关系，因此对它们的了解十分有限。实际上，在细菌抵御噬菌体攻击时，细菌基因组中成簇规则间隔的短回文重复序列（CRISPRs）已经记录了大量的侵染关系信号。

　　近日，中国科学院北京生命科学研究院赵方庆研究团队采用高通量测序方法获得了超过10亿条口腔微生物组序列，通过识别其中的CRISPR元件和噬菌体，构建了细菌-噬菌体互作关系网络。研究组在研究过程中发现口腔噬菌体种类丰富，但是绝大多数与已知噬菌体的序列相似度不高，这也反映了当前对噬菌体认识的局限性。多数噬菌体仅侵染一种细菌，某些噬菌体有侵染两种（甚至是不同属）以上细菌的能力。这些有多重侵染能力的噬菌体可以被称为“交叉侵染噬菌体”（Cross-infective phage）。在CRISPR元件的帮助下，他们还建立了口腔细菌-噬菌体交叉侵染关系网络。另外值得注意的是，交叉侵染噬菌体在丰度上与口腔益生菌存在正相关性，而与牙周致病菌群体呈负相关，提示这些噬菌体可能在菌群结构调控上发挥着重要作用。该研究以网络化模式表征噬菌体和细菌在人体生态系统中的捕食关系，为揭示CRISPRs和噬菌体在细菌群落演化过程中发挥的生物学作用，进而为发现它们与人体健康和疾病的潜在关联提供了新的研究思路。

　　此项工作由赵方庆研究团队的助理研究员王金锋和博士研究生高远共同完成，目前研究结果已经在国际学术期刊Environmental Microbiology上在线发表。该研究受国家自然科学基金委重大研究计划项目和青年基金项目资助。

　　左：基于CRISPR元件的噬菌体-细菌侵染关系分析流程。右：口腔噬菌体-细菌教材侵染网络。