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7篇Gastroenterology/Gut | 香港中文大学于君等团队发现1058种新型人类肠道 DNA 病毒

椰子 iNature 2023-06-27


iNature


缺乏病毒参考基因组,对病毒组研究构成挑战。该研究通过超深度宏基因组测序研究了人类肠道病毒组及其临床意义。

2022年6月6日,香港中文大学于君团队在Gastroenterology(IF=23)在线发表题为“Uncovering 1,058 novel human enteric DNA viruses through deep long-read third-generation sequencing and their clinical impact ”的研究论文,该研究从人类粪便中提取了足够的病毒 DNA,用于超深度 PacBio 测序(>10μg)和 Illumina 测序(>1μg)。与以前的方案相比,提取的病毒 DNA 的平均量增加了 14 倍。该研究获得的 PacBio 长读长和 Illumina 短读长比以前的研究高 290 倍

该研究组装并验证了 1,178 个重叠群作为完整的病毒基因组,其中 1,058 个是新发现的。发现了 13 个病毒基因组 (398-839kb),它们比人类发现的最大噬菌体 (393kb) 还要长。裂解病毒(占总数的 75.9%±12.2%)主要存在于该研究的样本中。一个由 14 种新型病毒组成的生物标志物组可以将 CRC 患者与训练队列中 AUC 0.87 的对照组区分开来,这在两个独立队列中用 AUC 0.85 和 0.73 进行了验证。总之,该研究发现了 1,058 种新型人类肠道病毒。这些发现有助于临床诊断、当前的病毒参考基因组和未来的病毒组研究。

另外,2022年5月20日,香港中文大学于君团队在Gut(IF=23)在线发表题为“Squalene epoxidase drives cancer cell proliferation and promotes gut dysbiosis to accelerate colorectal carcinogenesis ”的研究论文,该研究发现SQLE mRNA 和蛋白质表达在 CRC 中上调 (p<0.01) 并预测 CRC 患者的不良生存率。SQLE 通过诱导细胞周期进程和抑制细胞凋亡来促进 CRC 细胞增殖总之,该研究表明 SQLE 通过细胞内在效应和肠道微生物群代谢物轴的调节介导肿瘤发生。SQLE 代表 CRC 中的治疗靶点和预后标志物(点击阅读)。

2022年4月22日,香港中文大学于君,中山大学许丽霞及李晓星共同通讯在Gut(IF=23)在线发表题为“Mechanistic insight of SARS-CoV-2 infection using human hepatobiliary organoids  ”的研究论文,人类类器官被用来在细胞和分子水平上研究 SARS-CoV-2 感染及其诱导的肝损伤。该研究首先从 7 名肝癌患者的邻近正常组织中建立了 5 个肝脏类器官和 2 个胆道类器官。该研究检查了人类肝脏和胆道类器官对直接从一名中度 COVID-19 患者中分离出来的 SARS-CoV-2 的敏感性。在人类肝脏和胆道类器官的斑块区域中很容易检测到 SARS-CoV-2 刺突 (S) 糖蛋白的表达,但在未感染的对照中检测不到。在感染 SARS-CoV-2 后 24 小时,肝脏和胆道类器官中 SARS-CoV-2 的病毒载量显著增加,在肝脏类器官及胆道类器官中分别保持稳定 96 小时和 48 小时。同时,该研究发现活的 SARS-CoV-2 可以在裂解的类器官及其培养上清液中扩增,推断人类肝脏和胆道类器官对 SARS-CoV-2 易感并支持强大的病毒复制(点击阅读)。

2022年4月6日,香港中文大学于君团队在(IF=23)在线发表题为“Cigarette smoke promotes colorectal cancer through modulation of gut microbiota and related metabolites ”的研究论文,该研究发现香烟烟雾引起的肠道菌群失调在结直肠癌中具有促肿瘤作用。烟雾引起的肠道菌群失调会改变肠道代谢物并损害肠道屏障功能,这可能会激活结肠上皮中的致癌 MAPK/ERK 信号传导(点击阅读)。2022年3月11日,香港中文大学于君团队在Gut(IF=23)在线发表题为“Cancer pharmacomicrobiomics: targeting microbiota to optimise cancer therapy outcomes ”的文章,该文章回顾了肠道微生物与化疗和 ICI 相互作用的机制见解,特别关注肠道细菌与癌症治疗的药代动力学(例如代谢、酶降解)或药效学(例如免疫调节)之间的相互作用。该文章探索临床环境中基本发现的转化潜力,包括使用微生物作为预测生物标志物和抗生素、益生菌、益生元、饮食调节和 FMT 的微生物调节。该文章进一步讨论了目前癌症患者肠道微生物群调节的局限性,并为未来的研究提出了重要的方向。在个性化医疗时代,了解微生物群及其与癌症的相互作用至关重要。操纵肠道微生物群以增强癌症治疗反应可以为癌症治疗提供新的见解(点击阅读)。

2022年3月1日,香港中文大学于君团队在Gut(IF=23)在线发表题为“Squalene epoxidase drives cancer cell proliferation and promotes gut dysbiosis to accelerate colorectal carcinogenesis ”的研究论文,该研究发现SQLE mRNA 和蛋白质表达在 CRC 中上调 (p<0.01) 并预测 CRC 患者的生存率低。该研究表明 SQLE 通过细胞内在效应和肠道微生物群代谢物轴的调节介导肿瘤发生。SQLE 代表 CRC 中的治疗靶点和预后标志物(点击阅读)。

2021年8月3日,香港中文大学于君,Vincent Wai-Sun Wong及上海交通大学夏强共同通讯在Gut (IF=23)在线发表题为“Integrative metabolomic characterisation identifies altered portal vein serum metabolome contributing to human hepatocellular carcinoma ”的研究论文,该研究详细的代谢组学评估显示,HCC 患者和对照个体的血清、肝组织和粪便样本中存在明显的代谢物簇 (p<0.001)。血清、组织和粪便代谢物的综合代谢组分析揭示了 HCC 患者的代谢改变。在门静脉中,该研究确定了升高和耗尽的代谢物,表明它们可能在 HCC 发展中发挥作用(点击阅读)。


肠道病毒因其在塑造肠道微生物群的整体组成和维持人类健康方面的作用而日益得到认可。尽管肠道病毒组的改变与结直肠癌(CRC)有关,但对其组成和功能的研究受到阻碍,因为以前的研究主要依赖于基于培养的基因组数据库,由于体外难以培养共生病毒,该数据库仅涉及有限数量的病毒。
宏基因组测序的最新进展为破译人类病毒组的特征带来了突破。然而,有几个因素限制了该技术在病毒组研究中的应用。例如,从人类样本中分离出的病毒 DNA 的量通常不足以进行测序。为了解决这个问题,大多数研究在测序前通过聚合酶链反应 (PCR) 和/或多重置换扩增来扩增提取的病毒 DNA,这可能会引入扩增偏差、嵌合读数和随机突变。
文章模式图(图源自Gastroenterology
最近的证据表明,PCR 文库制备会导致低丰度的病毒类群丢失。这些低丰度病毒类群可以通过无 PCR 文库制备保留,从而加强使用无扩增方法来研究肠道病毒组的“稀有”成员。鉴于大多数研究分析了低深度的宏基因组读数,目前缺乏高质量的组装病毒基因组,并且无法识别样本中低丰度的病毒。此外,经常使用生成短读长的 Illumina 测序及其相关的组装程序(例如,megahit、metaSPAde)。然而,短读长不足以准确组装病毒基因组,因为它们包含高变序列和重复区域。
在这项研究中,为了破译肠道病毒的完整特征,研究人员从人类粪便中分离出足够高纯度和质量的病毒样颗粒 (VLP) DNA。提取的 DNA 通过超深 PacBio 高保真 (HiFi) 和 Illumina 测序进行评估。研究人员组装了本研究中新发现的 1,058 个病毒基因组,这些基因组在 2,819 个人类粪便样本的三个独立队列中观察到。此外,该研究的 14 种新型病毒可用作 CRC 诊断的生物标志物,其在独立队列中的表现证明了这一点。

参考消息:
https://www.gastrojournal.org/article/S0016-5085(22)00593-5/fulltext#relatedArticles

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