Nature：梁冠翔等发现肠道病毒组在新生儿体内分段寄生的模式
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儿童肠道疾病是世界范围共同面对的严峻健康问题。我国儿童肠道疾病发生率高达到80%左右，肠道健康影响着儿童成长过程中的身体发育，营养吸收、智力发育等。新生儿肠道微生物已经被证明对于儿童的肠道健康起着至关重要的作用。而肠道微生物中，病毒种群（病毒组）又是其中的重要组成部分。在每克人体粪便中，可以找到10亿个病毒样颗粒。绝大多数的肠道病毒属于噬菌体，他们在调节细菌种群结构，维持肠道环境平衡，以及促进人体免疫系统的功能中起到不容忽视的作用。其他的肠道病毒则主要属于动物病毒，它们是潜在的病原体可能导致肠道感染性疾病。迄今为止，婴儿出生时是否拥有肠道病毒组仍是一个有争议的话题。另外，有关新生儿病毒组的起源，结构，以及能够影响病毒组寄生的因素尚不明确。
2020年4月15日，美国宾夕法尼亚大学博士后梁冠翔作为第一作者，宾夕法尼亚大学Frederic Bushman教授作为通讯作者在Nature上发表文章“The stepwise assembly of the neonatal virome is modulated by breastfeeding” 。该项目对几百个新生儿个体进行研究，采用大量分子生物学和微生物学技术，同时对近千生物信息学数据进行了深入分析，确定了肠道病毒组在新生儿体内分段寄生的模式，并发现母乳喂养对于潜在有害病毒在肠道寄生的抑制作用。
该研究首先利用来自美国费城地区新生儿纵向粪便样品，采用荧光染色，定量PCR，宏基因组测序，病毒组测序，细菌全基因组测序，肠道细菌分离，体外噬菌体培养， 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱等研究方法，深入探究了新生儿肠道病毒种群的起源。研究发现病毒组在新生儿肠道内分段定植，大部分新生儿在出生时肠道内不存在病毒，而在出生1个月后，病毒总数量达到成人水平。在此期间，主要的病毒来自于早期定植的细菌基因组的噬菌体原。这些被释放的噬菌体原形成了最初的肠道病毒群。大约在出生4个月左右，溶解性噬菌体和能够感染人体的动物病毒开始在肠道出现。
该团队集中研究了4月龄儿童元数据与病毒寄生的相关性，其中包括喂养方式，分娩方式，儿童性别，出生体重，母体重量，妊娠时间，孕妇年龄，家庭成员数量等。令人意外的是，对比母乳或混合母乳奶粉的喂养，奶粉喂养的新生儿，在出生4个月后，更容易被动物病毒寄生。由于初始研究群体样品量较小，该团队与合作伙伴利用一组拥有125个研究对象的美国儿童群体，和一组100个研究对象的非洲博茨瓦纳儿童群体，基于病毒组测序和荧光定量PCR等方法进行了验证试验。尽管非洲儿童群体肠道内存在着比美国群体更大量的动物病毒，母乳喂养对于新生儿肠道动物病毒寄生的保护作用在两组群体中均得到了充分的验证。同时，噬菌体的结构也会受到母乳喂养的影响，而使得源自于双歧杆菌和乳酸菌等益生菌的噬菌体的量增加。
图1. 母乳喂养对于潜在有害病毒肠道寄生的抑制作用以及病毒组分段寄生的模式图
这项研究填补了对于儿童肠道病毒种群来源研究的空白，为早期儿童肠道疾病的临床治疗，微生物调节，提供强大的基础指导意义；混合母乳奶粉喂养对于新生儿的保护作用具有巨大的临床指导意义；从宏基因组角度探究了母乳对于大量不同种动物病毒寄生的作用，有利于今后母乳研究体外试验的进一步发展；非洲新生儿童群体肠道的动物病毒的高流行率，表明了在非工业化国家进行有效干预以预防病毒感染的必要性；该研究整合研究了不同种测序数据，大量深入的生物信息学分析为日后相关研究具有重要的参考意义。
该论文第一作者梁冠翔于2011年毕业于西北农林科技大学动物医学院获得学士学位，于2015年毕业于加拿大阿尔伯塔大学获得博士学位，博士期间师从Leluo Guan教授，致力于动物宿主与微生物相互关系的研究。于2016年加入宾夕法尼亚大学医学院Frederic Bushman团队进行博士后训练，博士后期间主要从事儿童肠道病毒组以及宏基因组生物信息学的研究。梁冠翔博士至今在包括Nature，Genome biology等杂志发表第一作者论文11篇，其余共同作者论文20余篇。
该论文通讯作者Frederic Bushman教授，现任宾夕法尼亚大学微生物系主任，长期从事人体微生物组，基因治疗，HIV病理等方面的研究，并作出卓著贡献，该实验室目前已发表高水平论文300多篇。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2192-1
制版人：琪酱
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