香港中文大学于君等团队发现1058种新型人类肠道 DNA 病毒

2022年6月6日,香港中文大学于君团队在Gastroenterology(IF=23)在线发表题为“Uncovering 1,058 novel human enteric dna viruses through deep long-read third-generation se and their clinical impact”的研究论文,该研究从人类粪便中提取了足够的病毒 DNA,用于超深度 PacBio 测序(>10μg)和 illumina 测序(>1μg)。与以前的方案相比,提取的病毒 DNA 的平均量增加了 14 倍。该研究获得的 PacBio 长读长和 Illumina 短读长比以前的研究高 290 倍

该研究组装并验证了1,178 个重叠群作为完整的病毒基因组,其中1,058 个是新发现的。发现了 13 个病毒基因组 (398-839kb),它们比人类发现的最大噬菌体 (393kb) 还要长。裂解病毒(占总数的 75.9%±12.2%)主要存在于该研究的样本中。一个由 14 种新型病毒组成的生物标志物组可以将 CRC 患者与训练队列中 AUC 0.87 的对照组区分开来,这在两个独立队列中用 AUC 0.85 和 0.73 进行了验证。总之,该研究发现了1,058 种新型人类肠道病毒。这些发现有助于临床诊断、当前的病毒参考基因组和未来的病毒组研究。


肠道病毒因其在塑造肠道微生物群的整体组成和维持人类健康方面的作用而日益得到认可。尽管肠道病毒组的改变与结直肠癌(CRC)有关,但对其组成和功能的研究受到阻碍,因为以前的研究主要依赖于基于培养的基因组数据库,由于体外难以培养共生病毒,该数据库仅涉及有限数量的病毒。

宏基因组测序的最新进展为破译人类病毒组的特征带来了突破。然而,有几个因素限制了该技术在病毒组研究中的应用。例如,从人类样本中分离出的病毒 DNA 的量通常不足以进行测序。为了解决这个问题,大多数研究在测序前通过聚合酶链反应 (PCR) 和/或多重置换扩增来扩增提取的病毒 DNA,这可能会引入扩增偏差、嵌合读数和随机突变。


文章模式图(图源自Gastroenterology )

最近的证据表明,PCR 文库制备会导致低丰度的病毒类群丢失。这些低丰度病毒类群可以通过无 PCR 文库制备保留,从而加强使用无扩增方法来研究肠道病毒组的“稀有”成员。鉴于大多数研究分析了低深度的宏基因组读数,目前缺乏高质量的组装病毒基因组,并且无法识别样本中低丰度的病毒。此外,经常使用生成短读长的 Illumina 测序及其相关的组装程序(例如,megahit、metaSPAde)。然而,短读长不足以准确组装病毒基因组,因为它们包含高变序列和重复区域。

在这项研究中,为了破译肠道病毒的完整特征,研究人员从人类粪便中分离出足够高纯度和质量的病毒样颗粒 (VLP) DNA。提取的 DNA 通过超深 PacBio 高保真 (HiFi) 和 Illumina 测序进行评估。研究人员组装了本研究中新发现的 1,058 个病毒基因组,这些基因组在 2,819 个人类粪便样本的三个独立队列中观察到。此外,该研究的 14 种新型病毒可用作 CRC 诊断的生物标志物,其在独立队列中的表现证明了这一点。


本文来源:iNature

  1. 文章链接 : https://www.sdqirong.com/article/xianggangzhongwendaxueyujundengtuanduifaxian1058zhongxinxingrenleichangdaoDNAbingdu_88678.html
  2. 文章标题 : 香港中文大学于君等团队发现1058种新型人类肠道 DNA 病毒
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