深圳新聞網(wǎng)2025年6月21日訊（記者 葉梅）噬菌體占腸道病毒的90%以上，作為腸道菌群的關(guān)鍵調(diào)控因子，與炎癥性腸病、結(jié)直腸癌、糖尿病等疾病密切相關(guān)。盡管小鼠、豬和食蟹猴被廣泛用作腸道研究模型，其噬菌體多樣性仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)知，跨物種比較及與人類噬菌體的關(guān)聯(lián)機(jī)制研究近乎空白。

模式動物腸道噬菌體的比較及其與人類腸道微生物的關(guān)聯(lián)

6月20日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、合成生物學(xué)研究所合成微生物組學(xué)研究中心馬迎飛團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊《微生物組》發(fā)表最新研究成果，研究團(tuán)隊(duì)首次系統(tǒng)揭示了小鼠、豬、食蟹猴三種模式動物腸道噬菌體的組成特征與分布規(guī)律。深圳先進(jìn)院合成所研究員馬迎飛為文章通訊作者，助理研究員于夢浩為文章第一作者。深圳先進(jìn)院為該研究第一單位。

團(tuán)隊(duì)利用生物信息學(xué)方法，對約1500個小鼠、豬和食蟹猴腸道宏基因組進(jìn)行高效標(biāo)準(zhǔn)化分析，成功構(gòu)建了三種模式動物的高質(zhì)量數(shù)據(jù)庫，其中包括977條小鼠、12896條豬以及1480條食蟹猴種水平、完整度超過90%的高質(zhì)量病毒序列。經(jīng)比對發(fā)現(xiàn)，大部分病毒序列屬于有尾噬菌體，顯著擴(kuò)展了模式動物腸道噬菌體多樣性。基于基因組編碼的蛋白相似性，團(tuán)隊(duì)在上述病毒序列中鑒定出了71個分布率超過60%的高分布病毒群。其中，分布率最高的5個病毒群與國際病毒分類委員會已知分類病毒關(guān)聯(lián)性較弱，但與其他物種的高分布病毒群存在關(guān)聯(lián)，提示模式動物腸道噬菌體可能存在跨物種傳播。

馬迎飛團(tuán)隊(duì)合影

研究團(tuán)隊(duì)在三組數(shù)據(jù)庫中共鑒定出315個crAss樣噬菌體，其中182個與腸肚噬菌體科親緣關(guān)系較近，部分形成獨(dú)立于已知屬的新分支。此外，研究團(tuán)隊(duì)還在腸道數(shù)據(jù)庫中鑒定出245條基因組長度超過200kb的巨型噬菌體，部分?jǐn)y帶CRISPR-Cas系統(tǒng)。值得注意的是，這些噬菌體編碼的Cas14蛋白結(jié)構(gòu)完整，最小的僅含153個氨基酸，具備開發(fā)新型基因編輯工具的潛力。序列比對分析進(jìn)一步揭示，這些巨型噬菌體的CRISPR間隔序列可匹配細(xì)菌、其他噬菌體甚至自身基因組片段，表明其CRISPR-Cas系統(tǒng)具有廣泛的潛在功能多樣性。

為了探究模式動物與人類腸道微生物的關(guān)聯(lián)性，團(tuán)隊(duì)通過核酸和蛋白水平比對發(fā)現(xiàn)，食蟹猴的腸道微生物組與人類的相似性高于小鼠和豬。而在CRISPR spacer匹配分析中，食蟹猴數(shù)據(jù)庫的匹配成功率超過50%，進(jìn)一步證實(shí)了食蟹猴是研究人類腸道微生物更理想的動物模型。

該研究拓展了模式動物腸道中噬菌體的多樣性，不僅為腸道微生物生態(tài)研究提供了寶貴的參考資源，也為后續(xù)開發(fā)新型噬菌體療法和基因編輯工具奠定了重要基礎(chǔ)。“未來，該研究的范圍或可拓展至腸道RNA病毒領(lǐng)域，探索噬菌體的功能機(jī)制及其與宿主的相互作用，有望在腸道病毒組的醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域取得更多突破性進(jìn)展。”馬迎飛透露。

論文鏈接：

https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-025-02144-4