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研究成果

亚博全站手机网页登录梁冠翔课题组发表题为“The pediatric virome in health and disease”长文综述

2022-05-13

2022年5月11日,清华大学亚博全站手机网页登录基础医学系、清华大学亚博全站手机网页登录传染病研究中心、清华-北大生命科学联合中心梁冠翔课题组与宾夕法尼亚大学亚博全站手机网页登录Frederic Bushman课题组受邀合作为国际知名学术期刊《Cell Host & Microbe》15周年纪念特刊撰写题为“The pediatric virome in health and disease”的综述文章。该文章系统概述了人类病毒组从起源到成熟的过程以及相应的调控机制,总结了发育过程中肠道病毒群体对于儿科疾病影响的潜在作用机理,并深入探讨了相关领域目前面临的各种挑战和今后的研究方向。


人体微生物群体广泛分布于多种组织器官,并与人体健康息息相关。近年来,我们对儿童微生物组在健康和疾病方面的理解不断加深。特别是细菌种群能够为新生儿童提供营养和代谢物并促进免疫系统的发育,进而影响早期发育和终身健康。微生物组与儿童疾病之间的关联已被广泛研究,而鲜为人知的是,被称为“病毒组”的大量病毒在生命早期与细菌一起定植在人体中。病毒组一般指某种特定环境下所有病毒的集合,是微生物组的重要组成部分。病毒组主要包括能够感染真核细胞和感染原核细胞的病毒以及噬菌体,在成年人体内大约存在1013的个体数。众所周知,一些病原病毒会在人类发育的各个阶段引起多种疾病,人类对于这种能够引起人体或动物疾病的病毒已经进行了数十年的研究,而对于其他病毒群体的整体研究一直不够深入。近年来随着相关技术的发展,越来越多的证据显示人类病毒组拥有巨大的多样性和异质性,并且与人类健康息息相关,成为了潜在的致病因素或治疗靶标。


图、婴儿肠道病毒组的建立过程图

新生儿童在出生时是否携带病毒是一个有争议的话题。传统的观点认为新生儿童肠道内存在有非常高的病毒种群多样性,与之相对的是极低的细菌种群多样性,随着年龄的增长两个群体的多样性逐步接近并置换,而这种动态平衡会一直持续下去。此模型符合“杀死赢家”(Kill-the-Winner)式的噬菌体-宿主相互作用关系,也契合经典生态学中的捕食生态模型(Lotka-Volterra predator-prey model)。不过该模型忽视了肠道的复杂程度以及人体宿主参与程度,随着更多的实验数据的产生与更精确的生物信息的分析,这个传统的模型逐步被打破。最新的观点认为新生儿童体内是没有病毒的,而最初的病毒主要起源于细菌细胞内的原噬菌体,随着肠道环境复杂性的增加,病毒和细菌种群的多样性共同增加,其定植模式具有明显的阶段性特征,同时这个过程又受到多种机制的调节(上图)。另外,最新的一些研究表明,在儿童发育过程中,噬菌体种群结构的异常与多种儿科疾病相关,例如炎症性肠病、腹泻、营养不良以及自身免疫性疾病等。作为病毒组的主要组成部分,噬菌体或是通过破坏正常的菌群结构,或是直接与人体免疫系统相互作用,进而对疾病的发生或发展产生影响。然而,到目前为止,异常病毒群体与大多数疾病之间的因果关系尚不确定,未来研究将主要集中在探索因果效应上。随着研究的不断深入,相关研究的长期目标是利用病毒组开发新的诊疗手段。

清华大学亚博全站手机网页登录基础医学系、清华大学亚博全站手机网页登录传染病研究中心、清华-北大生命科学联合中心梁冠翔研究员为第一作者和通讯作者,宾夕法尼亚大学亚博全站手机网页登录Frederic Bushman教授为本文共同通讯作者,清华大学亚博全站手机网页登录2020级博士研究生高鸿雁为本文另一位共同作者。梁冠翔课题组获得清华-北大生命科学联合中心以及清华大学人才引进启动经费支持。

原文链接

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(22)00212-8


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