研究人員早就知道，人體中存在著豐富的微生物生態(tài)系統(tǒng) - 包括細(xì)菌，酵母和真菌 - 構(gòu)成微生物組并且至少比人類細(xì)胞多十分之一。一些科學(xué)家估計，與我們自己的基因組相比，人類微生物組為我們的生存提供了更多必需的基因，包括那些有助于消化和其他基本過程的基因。

2007年，美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)通過NIH共同基金啟動了人類微生物組計劃，以進(jìn)一步研究這些不同微生物的基因組成，并詢問人類與數(shù)萬億微生物居民之間的關(guān)系。國家人類基因組研究所(NHGRI)管理該計劃，該計劃于2012年結(jié)束。

這個月的基因組月度進(jìn)展表明人類和微生物的基因組可能比研究人員先前認(rèn)為的更加纏繞。首席合著者David R. Riley和Karsten B. Sieber，生物信息學(xué)工程師和研究生，分別在巴爾的摩馬里蘭大學(xué)Julie C. Dunning Hotopp博士實驗室工作。對于基因組科學(xué)，目前有證據(jù)表明細(xì)菌DNA會傳播到附近的人體細(xì)胞并整合到基因組中。

該研究于2013年6月發(fā)表于PLoS Computational Biology，采用計算方法鑒定人類基因組樣本中的細(xì)菌DNA，這是非性或側(cè)向基因轉(zhuǎn)移的證據(jù)。值得注意的是，這反駁了傳統(tǒng)知識，即側(cè)向基因轉(zhuǎn)移在真核生物中很少見，并且在人類中基本上不存在。本文的結(jié)果還表明，細(xì)菌DNA富含腫瘤細(xì)胞，并表明癌癥與細(xì)菌DNA整合之間可能存在關(guān)聯(lián)。

先前的研究表明細(xì)菌DNA被人細(xì)胞系吸收。然而，細(xì)胞系并不總能提供對人體實際發(fā)生情況的最佳了解。這些細(xì)胞系由人體細(xì)胞組成，這些細(xì)胞在實驗室外的生物系統(tǒng)中繁殖，并且可能更容易摻入非人類DNA，因為這些細(xì)胞系缺乏一些可用于細(xì)胞的防御機(jī)制。身體。

相比之下，Riley博士和Sieber博士確定了由癌癥基因組圖譜(TCGA)和1000基因組項目附屬研究人員測序的人類基因組中細(xì)菌DNA序列的匹配。NHGRI管理TCGA(與國家癌癥研究所)并領(lǐng)導(dǎo)1000基因組項目。這兩個項目都是為了對不同個體和患者腫瘤中的大量基因組進(jìn)行測序，因此本研究中使用的人類序列代表了全球人類群體。研究小組認(rèn)為，他們的研究可能是實際人類個體樣本中側(cè)向基因轉(zhuǎn)移的首次描述 - 而不僅僅是細(xì)胞系。

研究小組首先通過在國家生物技術(shù)信息中心(NCBI)Trace Archive中搜索人類樣本中超過一百萬個短的，快速測序的DNA片段，開發(fā)出一種識別側(cè)向基因轉(zhuǎn)移的方法。該檔案庫是數(shù)百種對生物醫(yī)學(xué)研究重要的生物的基因組測序數(shù)據(jù)庫。研究小組使用對齊工具尋找超過2,000個細(xì)菌基因組的匹配。他們能夠在相同的片段內(nèi)或同一實驗室樣本中找到許多具有人類和細(xì)菌DNA非重疊部分的DNA片段。

研究人員對小規(guī)模測試方法的成功表示滿意，他們繼續(xù)使用TCGA和100??0 Genomes的新一代測序技術(shù)生成的更長，更可靠的序列。這一次，他們將來自兩個數(shù)據(jù)庫的單個人類基因組與人類參考基因組和通過RefSeq數(shù)據(jù)庫提供的各種細(xì)菌基因組相關(guān)聯(lián)，這是一種提供各種生物的經(jīng)驗證和可靠的標(biāo)準(zhǔn)基因組序列的資源。在某些情況下，研究人員還能夠?qū)?xì)菌序列進(jìn)行分類學(xué)分類。

本文的一個主要發(fā)現(xiàn)是來自TCGA的腫瘤序列與來自TCGA和100??0基因組的非癌癥“正常”序列之間細(xì)菌DNA的豐度不同。近80%的非癌癥樣本缺乏細(xì)菌DNA整合的證據(jù)，而來自腫瘤細(xì)胞的DNA片段不到30%。盡管腫瘤細(xì)胞代表了測試的少數(shù)TCGA樣品，但在腫瘤樣品中發(fā)現(xiàn)了99.9%含有細(xì)菌DNA證據(jù)的TCGA DNA片段。

這一證據(jù)似乎表明，人類體細(xì)胞基因組中的側(cè)向基因轉(zhuǎn)移可能導(dǎo)致在癌癥等疾病中發(fā)揮作用的突變。

然而，Dunning Hotopp博士解釋說，“目前尚不清楚癌細(xì)胞是否更容許這種變化，如果腫瘤群體的克隆性擴(kuò)增有助于檢測這種轉(zhuǎn)移，或者這種變化是否可能導(dǎo)致癌癥。” 她的團(tuán)隊仍不確定細(xì)菌DNA的整合是否會破壞人體細(xì)胞并導(dǎo)致癌癥，或者快速復(fù)制的腫瘤細(xì)胞是否更容易接受外來DNA。

癌癥可能是由外源DNA轉(zhuǎn)移到體細(xì)胞中以及隨后中斷正常細(xì)胞周期過程而產(chǎn)生的。先前的研究表明，一些病毒，包括乙型肝炎病毒(HBV)和人乳頭瘤病毒(HPV)，整合到人類基因組中并破壞染色體穩(wěn)定性。

Dunning Hotopp博士的研究小組尚未確定人類體細(xì)胞和癌癥中側(cè)向基因轉(zhuǎn)移之間的雞與蛋關(guān)系。從她的觀點來看，隨后的研究應(yīng)該集中在確定“這些突變是否是致病的或相關(guān)的(意味著它們是否會導(dǎo)致癌癥，或者是否存在使癌癥變得容易的癌癥)”以及“這些突變發(fā)生的機(jī)制”。也可能存在某些類型的細(xì)菌，這些細(xì)菌更為慷慨地捐贈它們的DNA以及插入DNA的人染色體中的特定位置。

目前，她的團(tuán)隊的研究表明，細(xì)菌可能與人類宿主共享的不僅僅是空間和資源 - 他們也在分享他們的DNA。