阴道菌群数据库最新成果发表

提到微生物组,大多数人会很快想到肠道菌群,益生菌,甚至粪菌移植。但是它实际上是指存在于人体和人体中的微生物中发现的所有遗传物质,包括真菌,细菌和病毒。阴道也有一个微生物组,即使对它的研究落后于对身体其他部位的微生物组所做的研究。

但是,随着科学的进步,这方面的研究进展很快就会加快。在2020年6月就发布了有关马里兰大学医学院研究人员的一种新数据库,可以以前所未有的分辨率绘制阴道微生物组图,名为VIRGO,是研究人员过去十年间从许多不同研究中收集到的数据整合。该数据库包括阴道中普遍存在的细菌、病毒和真菌中大约一百万个基因的序列。

弗吉尼亚联邦大学阴道人类微生物组计划的微生物学家,主任詹妮弗·费特威斯说:“这项工作对于加快发现新的诊断方法和治疗(针对阴道健康状况)至关重要。” 未参与这项新研究的Fettweis解释说,公开可用的VIRGO数据库将有助于加快该领域的进展。她说:“我认为他们在这方面确实很重要。”

在过去的十年中,包括人类微生物组计划在内的研究工作阐明了微生物在我们体内的重要程度。并发现,人体中微生物组中的细胞数量与人类细胞的数量大致相同。

这些细菌细胞不只是被动地坐在那里。在肠道中,微生物参与各种基础代谢,例如消化,免疫系统功能甚至维生素的产生。科学家认为微生物在阴道中起着同样重要的作用,但尚未能够阐明其功能。许多人希望VIRGO将改变这种状况。

通过来自马里兰大学团队的264个阴道拭子样本的宏基因组学数据与308个阴道细菌菌株的完整基因组序列相结合,组装了该数据库。使用宏基因组学技术对样品进行测序,这使科学家能够鉴定微生物组成和超转录组学,从而提供有关哪些基因具有活性的信息。结果是一个数据库,其中包含超过一百万个细菌基因,它们代表阴道中存在的300个不同物种。

在其应用的最早例子之一中,科学家展示了如何使用VIRGO来了解难治性阴道疾病的机制。在研究过程中,一名妇女患上了细菌性阴道病。这种疾病是由有害细菌过度繁殖引起的,这种疾病引起不适的症状,有时还引起严重的并发症,包括早产和不育。

利用整个感染过程中不同时间从女性阴道样本收集的数据,研究人员能够准确地绘制出细菌基因在其感染过程中的波动情况。在症状开始之前,称为乳酸杆菌的细菌的活性有所增加。该物种仅占微生物群落的1%,但是它非常活跃,产生了样品中20%的基因产物。即使该观察仅基于单个患者,在较大的研究中,惰性乳杆菌以前也与细菌性阴道病相关。然而,这是微生物活性首次显示出在症状发展之前增加。

“这是一个重大发现,”马里兰大学医学院微生物基因组学专家,研究的高级作者雅克·拉维尔(Jacques Ravel)说。他解释说,即使在微生物相对稀少的情况下,VIRGO仍然能够看到微生物的功能贡献,这是该数据库的优势。Ravel也是LUCA Biologics的联合创始人兼首席科学家,LUCA Biologics是一家致力于开发可改善女性健康状况的生物技术的生物技术公司,他也认为使用VIRGO进行诊断测试的潜力也很大。

并未参与这项研究的圣路易斯华盛顿大学医学院的妇产科研究员莫莉·斯托特(Molly Stout)表示,“ (该数据库)不仅可以解析阴道菌群内的菌群分布,还可以了解他们在做什么。” Fettweis对此也表示同意。她和她的团队一直在努力“填补阴道微生物组中的暗物质”。2012年,她和她的同事发布了一个数据库,对阴道中存在的所有细菌种类进行了分类。她说,VIRGO增加了更深的分辨率,可以区分物种中的菌株。

要了解鉴定细菌菌株为何重要的原因,请考虑常见的大肠杆菌。它有数百种菌株。他们中的许多人生活在人类和动物的肠道中,被认为是健康的,其中一些有助于食物的消化。但是其他许多疾病(至少200种)是致病的,导致食源性疾病和腹泻,泌尿系统感染,甚至某种形式的脑膜炎。

个别菌株也可能意味着阴道健康与疾病之间的差异。卷曲乳杆菌长期以来一直被认为是因为其生产的乳酸,从而维持保护酸性环境中作用的阴道健康的标志。但是,在VIRGO的帮助下,科学家们第一次发现并不是所有的卷曲乳杆菌菌株都是相同的-它们之间的基因表达差异很大。

“这意味着,卷曲乳杆菌在一个每个女人的体内都是非常不同的。”拉威尔说。这一发现可能会改变目前的研究方向,例如涉及基于细菌序列设计益生菌。拉威尔(Ravel)解释说,每种菌株可以具有不同的功能,这种想法是“一种全新的观察阴道微生物组的方法”。

Fettweis希望像VIRGO这样的数据库将有助于为妇女的健康铺平未来的道路。随着越来越多的团体建立目录并公开提供其数据,她认为阴道微生物组学的进展将加速。她说:“最终目标是将所有研究成果集中在一起。”
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原作者:Monique Brouillette
原文地址:https://www.scientificamerican.com/article/decoding-the-vaginal-microbiome/
发表于2020年6月刊《科学美国人》