Microbiome：中国科学家带来全球首个跨人群基因目录，揭开“天生丽质”的秘密

来源：生物探索作者：人气：-发表时间：2021-03-01 14:23:00【大中小】

皮肤，是人体的第一道防御屏障，作为人体与环境接触面积最大，频率最多的器官，其表面分布着大量的微生物群。这些微生物群从我们出生即开始建立，随着年龄的增长，以及与环境的不断接触，其组成会不断发生变化，直至成年后达到一定的稳态。有研究认为，皮肤的微生物群对于皮肤的稳定和屏障功能至关重要，异常的变化可能会导致许多常见皮肤疾病的发生。因此，对人类皮肤的微生物菌群及其功能的充分分析对于皮肤疾病的治疗具有重要的潜力和影响。

近日，来自上海复旦大学和深圳华大生命科学研究院的研究人员在《Microbiome》上发表了题为Characterization of the human skin resistome and identification of two microbiota cutotypes的研究成果，通过对汉族人群的822个皮肤样本进行测序，结合538个北美样本，构建了相对完整的人类皮肤微生物基因组（iHSMGC），并充分分析了皮肤菌群的组成和功能特点、抗生素抗性基因的来源和分布以及与国人皮肤特性相关的微生物表型。

为了鉴定人类皮肤表面的微生物群，研究人员从294个汉族参与者的前额、脸颊、鼻子等不同部位获得了共822个皮肤样本，并对其中的微生物进行了宏基因组测序，结合人类微生物组计划（HMP）中获得的538个北美皮肤样本测序数据，构建了包含有10930638个基因的人皮肤微生物基因目录（iHSMGC）。

与HMP中的北美皮肤微生物基因目录相比，研究人员鉴定到了4879024个新基因。除此之外，研究人员还发现，每个皮肤样本平均含有501756个基因，远低于肠道样本中的基因。

在对这些基因进行注释后，研究人员发现，无论人种和取样部位，所有的样本中均普遍存在模拟棒状杆菌、痤疮丙酸杆菌、颗粒丙酸杆菌、金黄色葡萄球菌、头葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肺炎链球菌这七种细菌，共占微生物丰度的60.8%，它们可能在皮肤中发挥着高度保守的功能。

细菌对抗生素产生的抗药性，是皮肤病等任何疾病治疗要面临的重大挑战。基于该问题，研究人员利用iHSMGC，对国人皮肤中的病原性细菌和非病原性细菌均表达的所有抗生素抗性基因（ARG）及其前体进行了表征。共鉴定了3810个非冗余ARGs，其中足部样本的ARGs含量最高，而皮脂区域的ARGs含量最低，皮葡萄球菌属是皮肤菌群耐药基因的重要来源。此外，汉族人中ARGs的丰度明显高于北美人，这些ARG能够赋予细菌对常用于治疗皮肤感染的氟喹诺酮类、四环素类和头孢菌素等38种抗生素产生耐药性。

之后，研究人员更详细的分析了汉族皮肤中的微生物特征，发现在中国人的面部样本中，细菌、病毒和真菌分别平均占95.83％，1.51％和2.66％。细菌中分布最多的是痤疮丙酸杆菌、奥斯陆莫拉菌、青枯雷尔氏菌和表皮葡萄球菌，而真菌和病毒成员比例远低于HMP数据集中相同部位的北美样本。

研究人员还对国人面部的皮肤微生物群进行了多维聚类分析和主坐标分析，发现294位汉族人的前额皮肤样本可以分层为分别以痤疮丙酸杆菌（C）和奥斯陆分枝杆菌（M）为优势菌的两个表型。每个表型中富集着与其高度相关的微生物，形成了稳定的生态网络。此外，两种表型间也存在着巨大的维生素合成、代谢和耐药相关功能差异，M表型中ARG的相对丰度也显着高于C表型。这两种表型与宿主皮肤特性也相关联，C型皮肤更水润和保湿，其皮肤表面皮脂及其微生物代谢物卟啉的含量较高。相比之下，M型皮肤较为干燥，表面皮脂水平较低，且皮肤的患病率易随年龄的增长而显著增加。

简而言之，iHSMGC的开发将促进科学家门对人类皮肤微生物组的进一步研究，而相关的发现有助于更好地了解皮肤微生物组稳态的形成和皮肤病的治疗。