Microbiome：中國科學家帶來全球首個跨人群基因目錄，揭開“天生麗質”的秘密

來源：生物探索作者：人氣：-發表時間：2021-03-01 14:23:00【大中小】

皮膚，是人體的第一道防御屏障，作為人體與環境接觸面積最大，頻率最多的器官，其表面分布著大量的微生物群。這些微生物群從我們出生即開始建立，隨著年齡的增長，以及與環境的不斷接觸，其組成會不斷發生變化，直至成年后達到一定的穩態。有研究認為，皮膚的微生物群對于皮膚的穩定和屏障功能至關重要，異常的變化可能會導致許多常見皮膚疾病的發生。因此，對人類皮膚的微生物菌群及其功能的充分分析對于皮膚疾病的治療具有重要的潛力和影響。

近日，來自上海復旦大學和深圳華大生命科學研究院的研究人員在《Microbiome》上發表了題為Characterization of the human skin resistome and identification of two microbiota cutotypes的研究成果，通過對漢族人群的822個皮膚樣本進行測序，結合538個北美樣本，構建了相對完整的人類皮膚微生物基因組（iHSMGC），并充分分析了皮膚菌群的組成和功能特點、抗生素抗性基因的來源和分布以及與國人皮膚特性相關的微生物表型。

為了鑒定人類皮膚表面的微生物群，研究人員從294個漢族參與者的前額、臉頰、鼻子等不同部位獲得了共822個皮膚樣本，并對其中的微生物進行了宏基因組測序，結合人類微生物組計劃（HMP）中獲得的538個北美皮膚樣本測序數據，構建了包含有10930638個基因的人皮膚微生物基因目錄（iHSMGC）。

與HMP中的北美皮膚微生物基因目錄相比，研究人員鑒定到了4879024個新基因。除此之外，研究人員還發現，每個皮膚樣本平均含有501756個基因，遠低于腸道樣本中的基因。

在對這些基因進行注釋后，研究人員發現，無論人種和取樣部位，所有的樣本中均普遍存在模擬棒狀桿菌、痤瘡丙酸桿菌、顆粒丙酸桿菌、金黃色葡萄球菌、頭葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肺炎鏈球菌這七種細菌，共占微生物豐度的60.8%，它們可能在皮膚中發揮著高度保守的功能。

細菌對抗生素產生的抗藥性，是皮膚病等任何疾病治療要面臨的重大挑戰。基于該問題，研究人員利用iHSMGC，對國人皮膚中的病原性細菌和非病原性細菌均表達的所有抗生素抗性基因（ARG）及其前體進行了表征。共鑒定了3810個非冗余ARGs，其中足部樣本的ARGs含量最高，而皮脂區域的ARGs含量最低，皮葡萄球菌屬是皮膚菌群耐藥基因的重要來源。此外，漢族人中ARGs的豐度明顯高于北美人，這些ARG能夠賦予細菌對常用于治療皮膚感染的氟喹諾酮類、四環素類和頭孢菌素等38種抗生素產生耐藥性。

之后，研究人員更詳細的分析了漢族皮膚中的微生物特征，發現在中國人的面部樣本中，細菌、病毒和真菌分別平均占95.83％，1.51％和2.66％。細菌中分布最多的是痤瘡丙酸桿菌、奧斯陸莫拉菌、青枯雷爾氏菌和表皮葡萄球菌，而真菌和病毒成員比例遠低于HMP數據集中相同部位的北美樣本。

研究人員還對國人面部的皮膚微生物群進行了多維聚類分析和主坐標分析，發現294位漢族人的前額皮膚樣本可以分層為分別以痤瘡丙酸桿菌（C）和奧斯陸分枝桿菌（M）為優勢菌的兩個表型。每個表型中富集著與其高度相關的微生物，形成了穩定的生態網絡。此外，兩種表型間也存在著巨大的維生素合成、代謝和耐藥相關功能差異，M表型中ARG的相對豐度也顯著高于C表型。這兩種表型與宿主皮膚特性也相關聯，C型皮膚更水潤和保濕，其皮膚表面皮脂及其微生物代謝物卟啉的含量較高。相比之下，M型皮膚較為干燥，表面皮脂水平較低，且皮膚的患病率易隨年齡的增長而顯著增加。

簡而言之，iHSMGC的開發將促進科學家門對人類皮膚微生物組的進一步研究，而相關的發現有助于更好地了解皮膚微生物組穩態的形成和皮膚病的治療。