人类的基因型和肠道微生物的基因型是否有共同点?近期一篇发表在Cell Host & Microbe杂志的题为“Genetic Determinants of the Gut Microbiome in UK Twins”研究论文对1000多对双胞胎的肠道微生物进行了研究发现:人体内的一部分肠道微生物是可以通过遗传因素来塑造的,这些可以通过遗传因素塑造的肠道微生物与人的饮食偏好、机体代谢和免疫力相关。

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研究者在论文中说道,我们发现了双歧杆菌(Bifidobacterium)和乳糖酶(LCT)基因位点之间的关联,并且识别了宿主基因ALDH1L1和细菌SHA-98之间的关联,ALDH1L1基因是编码机体产生甲酸功能的基因,而细菌SHA-98则能影响机体的血压,这表明机体产生甲酸和机体的血压有关联。

几年来,双胞胎的研究已经为宿主遗传变异是否与微生物遗传变异相关联提供了基础。基本的前提是:如果宿主的遗传学影响到表型,在双胞胎一起生活并且经历了相同的环境的条件下,同卵双生双胞胎中表型的测量要比异卵双生双胞胎之间更加相似。给定一个数量足够大的双胞胎人群,这些差异可以通过遗传力估计来建模,遗传力估计是宿主之间可以归因于遗传差异的表型方差比例。

作者在原来的研究基础上,对数据扩展了两倍,共对1126对双胞胎的肠道微生物进行了研究。研究结果强调了基因-微生物从最近的进化适应饮食,味觉和肠道中的代谢中的相互作用。在双歧杆菌(Bifidobacterium)-乳糖酶(LCT)之间的关联中,宿主遗传最可能通过饮食偏好影响微生物形成,它本身也是可以遗传的。这些信号与免疫相关基因的研究发现了饮食是可以控制的。对于在人群中检测到的免疫基因关联中饮食不受限制,可能需要更大数量的样本来进行研究。

大多数微生物遗传研究用16S rRNA基因的多样性作为表型,以及其他的数据类型,如宏基因组数据,这将关注在可以共享跨类群的功能上。然而,任何基于序列的由性质作为相对丰度的结果都是有限的。最终的结果需要基于序列的研究来验证,需要的定量措施如qPCR。这里发现的基因-微生物关联需要跨越多个研究的验证,但它们支持结合饮食和微生物研究的措施来寻找疾病风险易感性的遗传基础,特别是对涉及到慢性疾病和营养不足的时候。

原文信息:

Cell Host & Microbe

Resource

Genetic Determinants of the Gut Microbiome in UK Twins

Julia K. Goodrich,1 Emily R. Davenport,1 Michelle Beaumont,2 Matthew A. Jackson,2 Rob Knight,3 Carole Ober,4

Tim D. Spector,2 Jordana T. Bell,2 Andrew G. Clark,1 and Ruth E. Ley1,5,*

1Department of Molecular Biology and Genetics, Cornell University, Ithaca, NY 14850, USA

2Department of Twin Research & Genetic Epidemiology, King’s College London, London SE1 7EH, UK

3Departments of Pediatrics and Computer Science and Engineering, University of California San Diego, La Jolla, CA 92093, USA

4Department of Human Genetics, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA

5Department of Microbiome Science, Max Planck Institute for Developmental Biology, 72076 Tu¨ bingen, Germany

*Correspondence: rel222@cornell.edu

http://dx.doi.org/10.1016/j.chom.2016.04.017