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计算生物与医学生态学科组发表新冠病人上呼吸道菌群网络特征的研究
2023-03-13 来源:计算生物与医学生态学组 作者:
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  有研究明确探究新冠病毒与上呼吸道菌群微生物间的相互作用关系。近日,中国科学院易发体育计算生物与医学生态学科组在Springer-Nature 出版集团《Microbial Ecology》(微生物生态学)发表了题为“The upper respiratory tract microbiome network impacted by SARS-CoV-2”的研究论文。 

  该研究从美国NCBI公共数据库中下载到了1737COVID-19患者的上呼吸道菌群样本数据,这些样本采集自2020年底和2021年初的美国波士顿地区。基于这些样本,着重探究了新冠病毒感染后人体上呼吸道菌群的组成,及细菌、古菌和RNA病毒间的复杂网络关系。研究发现新冠病毒感染后上呼吸道内富集了大量肠杆菌科的微生物,其中很多微生物都属于呼吸系统的机会性病原菌。这一发现表明:新冠感染很可能破坏原有菌群的稳态,诱发机会性病原菌伺机增殖而占据优势地位,进而导致上呼吸道菌群的失调,乃至呼吸道感染而加重病情。而肠杆菌科微生物的迁移也可能类似于艾滋病人免疫系统遭到破坏后的肠道菌群的迁徙,艾滋病人的这一迁移现象是导致许多药物治疗失效的主因之一。因此,呼吸道和肠道菌群之间可能发生的微生物迁徙使得维持新冠(或者艾滋)病人菌群平衡非常困难。 

  该研究另一有趣的发现是:竟然在新冠病人呼吸道菌群中发现一种蝙蝠病毒(BatCoV BM48-31),该病毒最早于2007年在保加利亚采集的蝙蝠样本中鉴定报道,但迄今尚未在人类样本中有报道。研究发现,除了细菌和古菌外,在上呼吸道内鉴定出了72种真核RNA病毒,其中包括在所有样本中均注释出的新冠病毒(SARS-CoV-2),以及在178个样本中出现的一种蝙蝠冠状病毒(BatCoV BM48-31)。 网络分析显示,在患者的上呼吸道内有89种微生物参与抑制新冠病毒,只有蝙蝠冠状病毒(BatCoV BM48-31)与新冠病毒呈显著的正相互作关系。未来研究如何利用这89种微生物抑制新冠病毒应该是一项非常有意义的研究! 

  但是,如何解释先前在保加利亚发现的蝙蝠冠状病毒在178个人体样本中出现,并与新冠病毒似乎形成“邪恶联盟”显然有些困难。鉴于本研究并非基于作者一手实验数据,而是通过对同行已发表数据重新分析所得结果,本着稳妥考量,本论文作者在文章中没有作出进一步推断,而是分析了该发现错误的三种可能性:(1)原始样本被污染,(2)公共数据库被污染,(3)分析计算所用算法过分敏感。这三种可能性应该是涵盖了所有出错的可能性。 换句话说,如果没有人能够提供支持这三种可能性的科学证据,则那178位患者可能就真的是被新冠病毒和这种10多年前发现的蝙蝠冠状病毒(BatCoV BM48-31)共同感染了,而对于这一双重感染是如何发生的,显然值得进一步研究。 

  样本和数据库污染显然是超出了本文作者所能达及的问题,对于分析数据所采用的软件,作者认为出错可能性应该很。淙BatCoV BM48-31SARS-CoV-2(新冠病毒)同属于B型β冠状病毒,但它们之间仍存在相当大的系统发育距离。换言之,如果是人体内出现蝙蝠病毒是因分析软件过分敏感所致使的,那被注释出的也应是与新冠病毒更近缘的蝙蝠病毒,而不是远缘的BatCoV BM48-31。 

  计算生物与医学生态课题组李文迪为博士为本文第一作者,马占山研究员为本文通讯作者。该研究受到国家自然科学基金委的资助。文章链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00248-022-02148-9 (下图中:最右上边网络节点代表新冠病毒,右下边节点即为前文提到的2007年最早在保加利亚发现的蝙蝠病毒,两者之间的天蓝色连线代表两者之间“协作”关系, 它们与其它微生物之间关系为拮抗关系、以橘黄色连线标示)。 

  
 


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