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Ruminococcus gnavus（R. gnavus）与多种疾病相关，但其全球分布和种内基因组变异研究不足。研究人员通过分析 12791 个肠道宏基因组及 45 个分离株基因组，发现其分布与年龄、健康等相关，且克罗恩病（CD）分离株有独特基因组特征。该研究为相关研究提供资源和新见解。
在人体肠道这个神秘的 “生态系统” 中，微生物们扮演着至关重要的角色。其中，Ruminococcus gnavus（
R. gnavus）作为一种常见的肠道细菌，引起了科学家们的浓厚兴趣。它广泛存在于超过 90% 的健康个体肠道中，然而，其在肠道内的 “行为” 却十分复杂。一方面，它与人体健康有着千丝万缕的联系，在一些情况下似乎能与人体和谐共生；但另一方面，当它的数量发生变化时，却又与慢性炎症性疾病，尤其是克罗恩病（Crohn’s disease，CD）紧密相关。目前，关于
R. gnavus 在全球范围内的分布情况，以及它在不同个体间的基因组变异特征，科学界还知之甚少。为了揭开这些谜团，来自莱顿大学医学中心（Leiden University Medical Center）等多个研究机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。
这项研究意义重大。它有助于我们更深入地理解R. gnavus 与人体健康和疾病之间的关系，为开发基于肠道微生物的诊断和治疗方法提供理论依据，有望为相关疾病的防治开辟新的道路。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先，利用公开的 “curatedMetagenomicData” 资源，对 12791 个粪便宏基因组进行筛选，以此评估R. gnavus 的流行率和丰度。其次，通过广泛培养和收集，建立了包含 45 个R. gnavus 分离株的资源库，并使用 PacBio 环形一致测序（CCS）技术获得完整基因组。此外，结合公开可用的基因组数据，进行大规模的比较基因组学分析和细菌全基因组关联研究（GWAS）。
研究结果
- 肠道定植与年龄、健康、地理和生活方式相关：研究人员分析了全球范围内的宏基因组数据，发现R. gnavus 在 50.58% 的受试者中存在，在健康个体中的流行率为 43.09%。与健康人相比，它在 IBD 患者（流行率 70.2%）、2 型糖尿病（T2D）患者（62.9%）和动脉粥样硬化性心血管疾病（ACVD）患者（96.2%）中更为普遍，且相对丰度更高。在不同国家，R. gnavus 的流行率和丰度差异很大，西方国家的个体比非西方国家的个体具有更高的流行率和丰度，且这一差异并非由测序深度导致。进一步研究发现，R. gnavus 在新生儿、儿童和老年人中的丰度较高，且母乳喂养与婴儿体内R. gnavus 的丰度呈负相关。
- 新生成的完整基因组具有优越的组装特性并涵盖系统发育多样性：研究人员通过培养获得 45 个R. gnavus 分离株，并利用 PacBio CCS 技术生成完整基因组。与宏基因组组装基因组（MAGs）相比，这些分离株基因组在组装质量上更优，还发现了 4 个可能的质粒。系统发育分析表明，该研究的分离株集合涵盖了R. gnavus 的全部系统发育多样性。
- R. gnavus 的运动性可能仅限于婴儿来源的菌株：通过对基因组的功能注释和分析，研究人员发现鞭毛生物合成仅在新生儿和 1 岁以下婴儿的基因组中存在，且与一个特定的婴儿相关进化枝有关。此外，研究还发现R. gnavus 对四环素的耐药性最为常见。
- 健康和克罗恩病患者分离株的基因组差异表明存在克罗恩病特异性亚种：基于核心基因组的系统发育分析和全基因组平均核苷酸同一性（ANI）分析表明，CD 患者的R. gnavus 分离株在基因组上与健康人分离株存在差异，形成了特定的亚种进化枝。
- 宿主表型不能由先前确定的R. gnavus 假定毒力因子解释：研究人员对先前报道的R. gnavus 毒力因子进行检测，发现只有荚膜多糖基因（cps）簇与宿主表型相关，且仅在健康相关进化枝的分离株中检测到。
- 产生促炎多糖的基因簇的基因组结构揭示了基因组变异：对产生促炎多糖葡糖鼠李聚糖的基因簇分析发现，不同菌株的基因簇存在变异，但基因组位置保守。此外，nan 基因簇在不同菌株中也存在差异，部分基因组中的 nan - like 基因位于不同位点，且缺少 nanH 基因，功能可能不同。
- GWAS 揭示了与健康或克罗恩病相关表型的基因：通过细菌 GWAS 分析，研究人员鉴定出 163 个与 CD 相关的基因，其中克罗恩病分离株中富含与移动遗传元件、粘蛋白代谢相关的基因，而健康分离株中富含参与糖代谢的基因。
研究结论与讨论
该研究全面揭示了R. gnavus 的全球分布和基因组变异特征。研究发现，R. gnavus 在新生儿和西方化人群中更为普遍和丰富，其基因组存在广泛变异，且不同菌株对宿主健康的影响可能不同。此外，研究还表明，先前认为的R. gnavus 毒力因子可能并非导致 CD 的关键因素，而新发现的与 CD 相关的基因，为进一步研究R. gnavus 在 CD 发病机制中的作用提供了重要线索。
这项研究为肠道微生物与健康和疾病关系的研究提供了宝贵资源，也为未来基于R. gnavus 的干预研究奠定了基础。不过，研究也存在一定局限性，如部分基因功能仍需进一步验证，宿主与微生物之间的复杂相互作用还需深入探究等。但总体而言，该研究为肠道微生物领域的研究开辟了新的方向，有望推动相关疾病的诊断、治疗和预防取得新的突破。
