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当我们谈论宿主与微生物的相互作用时,往往习惯将目光投向那蜿蜒曲折的肠道。然而,作为营养物质和微生物进入人体的***道关隘,口腔却长期处于聚光灯的边缘。事实上,口腔微生物组(Oral Microbiome)不仅是人体健康的晴雨表,更是一场跨越数万年的宿主与微生物共同进化的见证。
长期以来,我们知道饮食习惯、口腔卫生和生活方式塑造着口腔菌群的构成。但是,为什么在相似的饮食和卫生条件下,有些人终生受困于龋齿(Dental Caries)和牙周病,而有些人却能拥有一口坚固的牙齿?这背后是否隐藏着更为底层的遗传学逻辑?《Nature》的研究报道“Human and bacterial genetic variation shape oral microbiomes and health”,通过宏大的数据规模和巧妙的分析视角,重新定义了我们对“口-身”关系的认知。研究人员利用全基因组测序(Whole-Genome Sequencing, WGS)数据,深入剖析了人类遗传变异如何微调口腔生态系统,并进一步揭示了这些相互作用如何导致特定的口腔疾病。 
在基因组学研究的早期,当研究人员对人类唾液样本进行全基因组测序时,他们的目标通常非常明确:获取人类的遗传信息。在比对过程中,那些无法映射到人类参考基因组(Human Reference Genome)上的测序读长(Reads),通常被视为“污染”或“噪音”而被丢弃。
然而,对于独具慧眼的研究人员来说,这些所谓的“垃圾数据”却是一座未被开采的金矿。在这项研究中,研究团队重新审视了来自SPARK队列(Simons Foundation Powering Autism Research)的12,519名参与者的唾液全基因组测序数据。这不仅仅是一个数据回收利用的故事,更是一次规模上的飞跃。此前关于口腔微生物组的遗传学研究,样本量通常局限在3,000人以内,统计效力(Statistical Power)的不足使得许多微弱但重要的遗传信号难以被捕捉。而这一次,研究人员面对的是超过1.2万人的庞大队列。
数据显示,在这些测序样本中,平均有8.4%的读长并不属于人类,而是源自居住在口腔中的微生物。研究人员利用这些非人类读长,成功量化了645种微生物物种的相对丰度,其中439种在超过10%的参与者中被检测到。通过主成分分析(Principal Component Analysis, PCA),他们发现年龄是驱动口腔微生物组个体间差异的主要因素,其影响力远超性别、族裔或疾病状态。但这只是热身。真正的挑战在于:如何在这一万多人的基因组中,找到那些能够像指挥家一样调控微生物群落的人类遗传变异?
这种现象的生物学逻辑在于“耕作”。分泌型个体的唾液和黏膜表面充满了岩藻糖基化的聚糖(Glycans)。对于那些拥有特定糖苷酶(Glycoside Hydrolases)的细菌来说,这无异于一场免费的盛宴。宿主通过分泌这些糖类,实际上是在“筛选”并“供养”那些能够利用这些资源的特定微生物。这解释了为什么一个单一的基因变异能够引起如此广泛的微生物群落震荡——它改变了生态系统的基础营养供给。
更有趣的是,研究发现 FUT2 的效应呈现出一种微妙的剂量效应。虽然 W154X 突变通常被认为是隐性遗传(即需要两个突变拷贝才会导致非分泌表型),但在微生物丰度的调控上,杂合子个体(携带一个功能拷贝)的表现介于纯合野生型和纯合突变型之间。这暗示了即使是部分功能的酶活性差异,也足以在微观尺度上改变细菌的竞争优势。
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