Расшифровка геномов некультивируемых микробов кишечника человека

Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, Институтов Гладстона и Chan-Zuckerberg Biohub представили почти 61 000 метагеномно-собранных геномов (MAGs), реконструированных из 3 810 общедоступных метагеномов человеческого кишечника. Эти MAGs включают 2 058 ранее неизвестных видов, что увеличивает общее число известных видов микробиома кишечника человека до 4 558 и повышает филогенетическое разнообразие секвенированных кишечных бактерий на 50%.

Почему некоторые микробы не культивируются

Сравнение реконструированных геномов показало, что геномы некультивируемых видов в среднем примерно на 20% меньше и в них отсутствуют многочисленные пути биосинтеза жирных кислот, аминокислот и витаминов. «Гены, которые обычно отсутствуют у некультивируемых кишечных бактерий, могут указывать на важные факторы роста, упущенные в предыдущих культуральных исследованиях», — отметил первый автор Стивен Найфах.

Новые данные для изучения болезней

С помощью нового инструмента IGGsearch учёные сравнили микробиомы людей с 10 различными заболеваниями и здоровых людей. Оказалось, что почти 40% ассоциаций «микроб–болезнь» касаются видов, у которых ранее не было известного генома. «Эти связи с болезнями раньше были невидимы или их было трудно обнаружить», — сказала Кэти Поллард.

Например, один новый вид из класса Negativicutes был сильно истощён у людей с воспалительным заболеванием позвоночника — анкилозирующим спондилитом (АС). Точность прогнозирования заболеваний с использованием новых данных была «значительно улучшена» по сравнению с существующими инструментами.

Преодоление географического разрыва

До сих пор геномные ресурсы для исследований микробиома были скудны для людей, проживающих за пределами Северной Америки, Европы или Китая. «Собрав геномы из метагеномов разнообразного населения, мы помогли сократить этот разрыв», — добавила Поллард.

Вычислительные методы, разработанные для этого исследования, уже используются для анализа масштабной коллекции MAGs из различных сред в рамках проектов Объединённого института генома (JGI).