马里兰大学医学院: 解码阴道微生物

卷曲乳酸杆菌插图。

提及微生物组，大多数人的第一反应是肠道、益生菌，或者是粪便微生物移植。但实际上微生物组是与人体共生的微生物（包括真菌、细菌和病毒）的遗传物质的总和。阴道也是有微生物群的，只不过对它的研究落后于对其他身体部位微生物群的研究。

然而，这方面的研究很快也会升温。这要归功于马里兰大学医学院（University of Maryland School of Medicine）的研究者发布的一种新工具VIRGO（Human Vaginal Non-redundant Gene Catalog）。它是从过去十年来许多不同研究中收集的数据汇总，能够以前所未有的分辨率描绘阴道微生物群。该数据库包含了阴道内活跃的细菌、病毒和真菌中大约100万个基因的序列。

Jennifer Fettweis是弗吉尼亚联邦大学（Virginia Commonwealth University）阴道人类微生物群落项目(Human Microbiome Project)的负责人，也是一位微生物学家。她表示：“这项研究对于加速发现新的阴道疾病的诊断测试和治疗方法至关重要。”Fettweis没有参与此项研究，她认为公共数据库VIRGO能够帮助促进该领域的发展。她说道：“我认为论文的作者在这方面所做的研究是非常重要的。”

包括人类微生物群落项目在内，过去十年的研究成果已经阐明了微生物在何种程度上在我们体内生存。最近的估计表明，人体内细菌的数目大约与人体细胞的数目相当。

这些细菌细胞并不是整天无所事事。在肠道中，微生物参与了各种重要的生命活动，比如消化、机体免疫甚至是维生素的生产。科学家们认为，微生物在阴道中发挥着同样重要的作用，但尚未能阐明它们的功能。因此，很多人希望VIRGO数据库可以改变这种状况。

VIRGO综合了马里兰大学研究小组收集的264个阴道拭子样本的宏基因组数据，以及308个阴道菌株的全基因组序列。宏基因组测序帮助科学家们了解阴道的微生物组成，而宏转录组测序则有利于发现活跃表达的基因。最终的数据库整合了阴道中300种不同的细菌表达的超过一百万个基因。

在VIRGO应用的一个早期案例中，科学家展示了它如何帮助我们理解棘手的阴道失调疾病。在这个研究中，一名妇女罹患细菌性阴道病，这是一种由有害细菌过度生长引起的疾病，会引发不适甚至产生严重的并发症，比如早产和不孕。

研究人员在她感染过程中不同时间节点收集阴道样本，准确地绘制出了感染过程中细菌基因活性的变化。在症状出现之前，惰性乳酸杆菌（ Lactobacillus iners）的菌群活性有所增加。虽然惰性乳酸杆菌的数目只占微生物群落的1%，但是它的活性极高，产生的基因产物占样品基因产物总量的20%。尽管这项观察仅基于一个病人，但以前的大型研究已经报道了惰性乳酸杆菌与细菌性阴道病的关联。然而，这是研究人员第一次发现这种微生物的活性在症状出现前就会增加。

“这是一个重大发现，”马里兰大学医学院的微生物基因组学家及这项研究的资深作者Jacques Ravel如是说。他解释道，即使在微生物的数量相对稀少的情况下，VIRGO也能够发现微生物的功能作用，这是这个工具的一大优势。Ravel也是卢卡生物科技公司（LUCA Biologics）的联合创始人和首席科学家，这家生物科技公司致力于为女性健康开发实时疗法，他还看到了使用VIRGO开发诊断检查的潜力。

华盛顿大学医学院圣路易斯分校（Washington University School of Medicine in St. Louis）的产科研究员Molly Stout没有参与这项研究，她表示，“VIRGO不仅仅强调了菌群的组成，还增加了菌群功能的维度。”Fettweis对此表示赞同，她和她的团队正试图填补阴道微生物群落研究的空白。2012年，她和同事发布了一个数据库，对阴道中存在的所有细菌种类进行了分类。她说，VIRGO提供了更高的分辨率，可以区分同一物种内的不同菌株。

常见的大肠杆菌可以帮助你理解为什么鉴定细菌菌株是至关重要的。大肠杆菌这个菌种包括了数百种菌株。大多数大肠杆菌生活在人和动物的肠道中，并被认为是有益健康的，它们中的一些可以帮助消化食物。但至少有200种大肠杆菌菌株是致病性的，可引起食源性疾病、腹泻、尿路感染，甚至某些类型的脑膜炎。

阴道内的不同细菌菌株也可能有益健康或者引发疾病。卷曲乳酸杆菌（Lactobacillus crispatus）一直被认为是健康阴道的标志，因为它能够产生乳酸，而乳酸能为阴道维持一个有益的酸性环境。但科学家们在VIRGO的帮助下第一次发现，并非所有的卷曲乳酸杆菌菌株都是一样的——它们的基因表达有着巨大的差异性。

Ravel表示:“这意味着，每个女性体内的卷曲乳酸杆菌群各不相同。”这一发现可能会挑战目前基于细菌序列设计益生菌的研究。Ravel解释说，每种菌株都有不同的功能，这是一种“研究阴道微生物群的全新方式”。

Fettweis希望像VIRGO这样的数据库能够开拓女性健康的追寻之路。随着越来越多的研究组建立微生物组数据目录并将他们的数据公开，她认为阴道微生物组的研究进程将会加快。她说：“我们的最终目标是将所有的信息汇集在一起。”

作者：Monique Brouillette

翻译：董梦圆

审校：郭晓

来源：科学美国人

链接：https://www.scientificamerican.com/article/decoding-the-vaginal-microbiome/?print=true