对非洲肠道微生物组最广泛的研究发现了新的微生物物种以及来自多个非洲地区的前所未见的元基因组。这篇题为“扩展非洲人类肠道微生物组图谱”的论文于2025年1月29日发表在《自然》杂志上。
肠道微生物组对人类健康有显著影响，而对非洲微生物多样性的缺乏了解一直是未来健康干预和研究的障碍。这项研究在全球肠道健康研究中是一个关键进展，因为现在可以学到更多，特别是在癌症、糖尿病和肥胖症等疾病及其与肠道微生物群的关系方面。
在这项研究中，已经产生了1,005种细菌和40,135种病毒的高质量基因组，这增强了当前人类肠道微生物组数据库的信息。
“微生物组对健康的重要性是过去15年中最革命性的科学见解之一。肠道中的细菌数量可能与人体细胞数量相当，而且肠道中的遗传多样性比人类DNA还要丰富，”合著者Scott Hazelhurst教授说。他是悉尼·布伦纳分子生物科学研究所（SBIMB）的高级科学家，也是威特沃特斯兰德大学电气与信息工程学院的生物信息学教授。
健康的肠道微生物组在整体健康中起着关键作用，有助于营养吸收、药物代谢、肠道屏障完整性、免疫功能以及对有害病原体的保护。
地理位置决定肠道健康
参与研究的人来自不同的地区，生活方式各异，包括农村农业社区、正在向工业化过渡的城镇和密集的城市定居点。
“这在微生物组研究中很少被捕捉到。我们现在知道地理位置在很大程度上塑造了微生物组的差异，有些物种在农村地区繁荣，有些则在工业化环境中繁荣，”SBIMB的Luicer Ingasia Olubayo博士说。
食物沙漠凸显城市环境中缺乏有益肠道微生物的影响
特别是，在城市参与者中缺乏重要的细菌Treponema。这可能是由于城市化、抗生素滥用以及所谓的食物沙漠造成的。
食物沙漠是指那些富含廉价、高热量食品但缺乏新鲜、健康食品（通常更昂贵）的地区。生活在食物沙漠中的人患糖尿病、心脏病和肥胖症的风险更高。
“有趣的是，在布基纳法索，那里人们过着传统的生活方式，他们的肠道微生物群更加多样化，与更健康的细菌菌株相关。布基纳法索并非没有健康挑战，特别是传染病负担较高。但人们吃得更健康，”Hazelhurst说。
在低收入和中等收入国家以及非工业化社区（如狩猎采集群体）的研究表明，这些人群的微生物组组成与高收入国家研究队列中的微生物组组成不同。
精准医疗和健康干预必须针对特定地点和地区
非洲拥有最丰富的遗传多样性，该研究表明非洲基因组数据对于进一步推动科学研究和健康研究的重要性。“非洲被研究不足，但有了新信息，我们知道健康和精准医疗干预应该针对特定地点和地区。不能采取一刀切的方法来处理肠道健康问题，”SBIMB主任Michèle Ramsay教授解释道。
尽管规模庞大，但这项研究仅涵盖了四个国家，因此只代表了非洲广阔生态和文化多样性的一小部分。
此外，该研究还强调了研究与健康相关的微生物的重要性。“这项研究也强调了将低收入和中等收入国家纳入全球微生物组研究以获得更具代表性和适用性结果的必要性，”Olubayo说。
Hazelhurst指出健康生活习惯的重要性，如食用高纤维食物、避免超加工食品以及仅在必要时使用抗生素。他建议一些简单的改变，例如用水稀释果汁、吃全麦面包而不是白面包，以及阅读食品标签。“如果标签上的文字难以理解，那么这种食品可能含有对你的肠道微生物群不利的添加剂。”
物流壮举和霰弹枪测序——合作和先进技术的力量
经过与当地社区的协商，当地现场工作人员和科学家收集了粪便、血液和尿液样本、临床信息和问卷回答。从各地（有些相距超过16,000公里）收集的样本随后被送往南非SBIMB的生物库，并在-80°C下储存。
“这项研究的一个决定性特点是合作和社区参与研究框架的变革潜力，”SBIMB的Ovokeraye Oduaran博士说。已经开始向参与者反馈结果的过程。
与此同时，该研究采用了“霰弹枪测序”，这种方法比使用16s基因测序更能识别肠道微生物组中较少见的“分类单元”。这些数据提供了更有生物学意义的结果。
该研究扩展了我们对城市和农村肠道微生物组的认识
通过显著发展对非洲城市和农村微生物组的知识，这项研究代表了我们在全球范围内扩展对肠道微生物群组成、功能和多样性的理解的关键一步。
“这也仅仅是许多可能性的开始。我们计划调查微生物组、宿主遗传学、环境暴露和各种慢性疾病之间的相互作用。我们还打算使用新的DNA测序技术来研究抗生素耐药性、可移动遗传元件以及感染细菌的病毒的稳定性和动态，”Olubayo说。
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