科学家们阐述了三种经典动物的“肠道密码”

噬菌体占肠道病毒的90%以上。噬菌体作为肠道菌群的关键调节因素，与炎症性肠病、结直肠癌、高血压等疾病密切相关。虽然小鼠、猪和蟹猴被广泛用作肠道研究模型，但其噬菌体多样性仍缺乏系统认知，跨物种比较和与人类噬菌体相关的机制研究几乎空白。

6月20日，中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学国家重点实验室、合成生物学研究所生成微生物组学研究所马英飞团队在国际学术期刊《微生物组》上发布了最新的研究成果。研究小组首次系统地揭示了小鼠、猪、蟹猴三种动物肠噬菌体的组成特征和分布规律。深圳先进研究院研究员马英飞是文章的通讯作者，助理研究员余梦浩是文章的第一作者。深圳先进研究院是研究的第一单位。

团队运用生物信息学方法，高效规范地分析了约1500只小鼠、猪、蟹猴的肠道宏基因组，成功构建了977只小鼠、12896只猪、1480只蟹猴等三种模式动物的优质数据库，完整度超过90%。经核实，发现大部分病毒序列属于尾噬菌体，显著扩大了模式动物肠噬菌体的多样性。基于基因组编码的蛋白质相似性，团队在上述病毒序列中确定了71个分布率超过60%的高分布病毒群。其中，分布率最高的5个病毒群与国际病毒分类委员会已知分类病毒关联性较弱，但与其他物种的高分布病毒群有关，提醒模式动物肠噬菌体跨物种传播。

研究小组在三组数据库中识别出315个crass样噬菌体，其中182个与胃肠噬菌体科关系密切，有些与已知属种形成了不同的新支系。此外，研究小组还在肠道数据库中识别了245个基因组长度超过200kb的巨型噬菌体，有的还携带了CRISPR-Cas系统。值得注意的是，这些噬菌体编码的Cas14蛋白结构完整，最小的只含有153个氨基酸，具有开发新型基因编辑工具的潜力。序列比较分析进一步表明，这些巨型噬菌体的CRISPR间隔序列可以与细菌、其他噬菌体甚至自己的基因组片段相匹配，表明其CRISPR-Cas系统具有广泛的潜在功能多样性。

为了探索动物与人类肠道微生物的相关性，团队发现蟹猴的肠道微生物组与人类的相似性高于小鼠和猪。但在CRISPR中在spacer匹配分析中，蟹猴数据库的匹配通过率超过50%，进一步验证了蟹猴是研究人类肠道微生物的理想动物模型。

该研究扩大了动物肠道噬菌体的多样化，不仅为肠道微生物生态研究提供了宝贵的参考资源，而且为新的噬菌体治疗和基因编辑工具的后续发展奠定了重要的保障。“在未来，该研究的范围可能会扩展到肠道RNA病毒领域，探索噬菌体的功能机制及其与宿主的相互作用，并有望在肠道病毒组的医疗应用领域取得更多的突破。”马英飞透露。