308個陰道菌株的全基因組序列
文:Monique Brouillette
翻譯 | 董夢圓

提及微生物組，大多數人的第一反應是腸道菌群、益生菌，或者是糞便微生物移植。 但實際上，微生物組是指與人體共生的微生物（包括真菌、細菌和病毒）的遺傳物質總和。 人類女性的陰道也存在微生物組，只不過對它的研究落後於對其他身體部位微生物群。

然而，這一研究領域可能很快就會受到關注。 馬里蘭大學醫學院（University of Maryland School of Medicine）的研究者近期發布的一種新的數據庫VIRGO，能以前所未有的分辨率繪製人類女性陰道的微生物群。  VIRGO中匯總了從過去十年的許多不同研究中收集的數據，包含在陰道內存活的細菌、病毒和真菌共大約100萬個基因的序列。

微生物學家Jennifer Fettweis是弗吉尼亞聯邦大學人類陰道微生物群落項目(Vaginal Human Microbiome Project)的負責人。 她表示：“這項研究十分重要，因為它加快發現了新的陰道疾病的診斷測試和治療方法。”Fettweis並沒有參與此項研究，她認為VIRGO作為一個公共數據庫，能夠幫助促進該領域的發展 。 她說道：“我認為他們的研究工作，是非常重要的。”

在過去十年中，包括人類微生物組計劃（HMP）在內的研究成果，已經闡明了人類的身體內生存的微生物數量所達到的程度。 最近的評估表明，人體內細菌的數目大約與人體細胞的數目相當。 這些細菌並不會被動地待在人體內。 在腸道中，微生物參與了各種重要的生命活動，比如消化、機體免疫甚至是生產維生素。 科學家們認為，微生物在陰道中發揮著同樣重要的作用，但還無法闡明它們的功能。 因此，很多人希望VIRGO數據庫可以改變這種狀況。

這一數據庫整合了馬里蘭大學的研究小組收集的264個陰道拭子樣本的宏基因組數據，以及308個陰道菌株的全基因組序列。 宏基因組測序能幫助科學家們了解陰道的微生物組成，而宏轉錄組測序能幫助他們發現活躍表達的基因。 最終，形成的數據庫包含了100萬個細菌基因，這也意味著陰道存在300種不同的微生物。

在一個早期的VIRGO應用案例中，科學家展示了它如何幫助我們理解棘手的陰道失調疾病形成的原因。 在這個研究中，一名婦女罹患細菌性陰道病，這是一種由有害細菌過度生長引起的疾病，會引發不適甚至嚴重的並發症，比如早產和不孕。

 通過收集這名婦女感染過程不同時期的陰道樣本，研究人員準確地繪製出了這一感染過程中，細菌基因活性的變化。 在出現症狀之前，惰性乳酸桿菌（Lactobacillus iners）的菌群活性會有所增加。 雖然，惰性乳酸桿菌的數目只佔微生物群落的1%，但是它的活性極高，產生的基因產物佔微生物樣品中基因產物總量的20%。 儘管這項觀察僅基於一個病人，但以前的大型研究已經報導了惰性乳酸桿菌與細菌性陰道病的關聯。 然而，這是研究人員第一次發現這種微生物的活性在症狀出現前就會增加。

 馬里蘭大學醫學院的微生物基因組學家Jacques Ravel說：“這是一個重大發現。”他解釋道，即使在微生物的數量相對稀少的情況下，VIRGO也能夠發現微生物的功能，這是這個工具的一 大優勢。 作為論文的聯合作者，Ravel還是盧卡生物科技公司（LUCA Biologics）的聯合創始人和首席科學家，他看到了使用VIRGO開發診斷檢查技術的潛力。 這家生物科技公司致力於開發實時療法，幫助女性維持健康。

華盛頓大學醫學院的產科研究員Molly Stout沒有參與這項研究，她表示，“VIRGO不僅僅能評估細菌群落組成，還能檢測這些細菌的功能。”Fettweis對此表示贊同，她的研究團隊正試圖補充 陰道微生物組中的“暗物質”。  2012年，她們發布了一個數據庫，對陰道中存在的所有細菌種類進行了分類。 她說，VIRGO還提供了更高的分辨率，能區分同一物種中的不同菌株。

一種常見的細菌——大腸桿菌（Escherichia coli）可以幫助你理解為什麼鑑定細菌菌株如此重要。 大腸桿菌這個菌種中包括了數百種菌株，大多數生活在人和動物的腸道中的大腸桿菌，被認為是有益健康的，它們中的一些可以幫助消化食物。 但至少有200個大腸桿菌菌株是致病性的，可引起食源性疾病、腹瀉和尿路感染，甚至一些類型的腦膜炎。

在陰道內，同種細菌的不同菌株可能有益於健康，也可能會引發疾病。 捲曲乳酸桿菌（Lactobacillus crispatus）一直被認為是陰道健康的標誌，因為它能夠產生乳酸，使陰道維持一個有益的酸性環境。 但是，當科學家們通過VIRGO第一次發現，捲曲乳酸桿菌菌株也並非都是一樣的——它們的基因表達存在巨大的多樣性。

Ravel表示:“這意味著，每個女性體內捲曲乳酸桿菌的組成各不相同。”這一發現可能會挑戰目前的一些研究，如基於細菌序列設計益生菌劑。  Ravel解釋說，每種菌株都有不同的功能，這是一種“研究陰道微生物群的全新方式”。

Fettweis希望像VIRGO這樣的數據庫，能夠擴大將來對女性健康的研究。 隨著越來越多的研究組建立微生物組目錄和公開他們的數據，她認為這將加快對陰道微生物組的研究進程。 她說：“我們的最終目標是，將所有的研究信息匯集在一起。”

原文鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/decoding-the-vaginal-microbiome/?print=true