一项研究发现，人类口腔微生物组中发现的新型DNA片段可能与免疫系统功能相关。| 图片来源：Klaus Vedfelt/盖蒂图片社
科学家们在口腔微生物组——即生活在我们口腔中的细菌和其他微生物群体——中发现了巨大而神秘的DNA片段，他们表示，这种巨型DNA可能会影响人类免疫系统。
众所周知，我们的口腔中存在大量细菌，这些微生物对我们的口腔健康和整体健康既有积极影响，也有负面影响。
现在，在8月11日发表在《自然·通讯》杂志上的一项研究中，研究人员报告了口腔微生物组的一个先前未被发现的特征：与微生物主基因组分离的巨型细菌DNA片段。此外，研究团队发现，这些DNA片段与人体免疫系统的变化甚至某些类型癌症的发生有关。
ADA福赛斯研究所（ADA Forsyth Institute）未参与此项研究的教授弗洛伊德·德怀特（Floyd Dewhirst）在给《大众科学》的一封电子邮件中表示，这项研究提供了一个"理解口腔微生物组、人类健康和人类疾病的新拼图"。
过去十年中蓬勃发展的微生物组研究表明，人体各部位的微生物组在人类健康和疾病中扮演着重要角色。研究人员已经确定了生活在我们口腔和肠道等地方的不同微生物物种的类型和比例，然后利用这些数据来观察这些特征的差异如何与我们的健康状况相关联。
多年来，这些物种的基因组已被广泛研究，但传统的基因分析尚未能够解释微生物组与整体健康状况之间所有的联系。
东京大学的铃木裕也（Yutaka Suzuki）实验室的研究人员想要探索这些缺失的数据，他们受到最近在土壤中生活的细菌中发现巨型染色体外元件（ECEs）的启发。ECEs是与生物体主基因组分离的DNA片段。在人类中，储存在细胞能量工厂中的线粒体DNA就是一种ECE。在细菌中，一种常见的小型ECE被称为质粒。
该研究的主要作者，现为斯坦福大学研究员的木口悠也（Yuya Kiguchi）及其在铃木实验室的同事预测，巨型ECEs可能存在于除土壤以外的其他地方生活的细菌中。
木口悠也告诉《大众科学》："也许许多这类巨型染色体外元件存在于环境、微生物组领域或病原体中。但我们不知道任何来自共生[人类]微生物组的这类巨型染色体外元件的例子。"共生微生物是指那些与人体共生的微生物。
研究人员使用数百人的唾液样本，首次发现巨型ECEs也存在于我们的口腔微生物组中。研究团队将这些巨型DNA片段命名为"inocles"；这个名字代表"插入序列编码；口腔来源；环状基因组结构"。他们还发现，研究中约74%的人在其口腔微生物组中拥有这些inocles。
那么，为什么这是首次发现inocles？细菌中的大多数基因实验使用短读长DNA测序方法。这涉及将细胞DNA切成较小的片段，读取其代码，然后使用计算机将这些片段组装成完整基因组。虽然这种测序方法可以轻松检测小型ECEs，如典型的细菌质粒，但inocles对于短读长测序来说太大太复杂，无法被发现。
使用长读长DNA测序——一种成本更高、更耗时的方法，其中测序并拼接更大片段的DNA——科学家能够在人类唾液样本中的细菌中识别出这些大型染色体外DNA片段。通过将这些结果与同一批人的血液样本进行关联，他们还发现inocles水平的差异与免疫系统的差异相关，包括对某些细菌和病毒感染的免疫反应。
研究中68人患有头颈癌或结直肠癌，与没有这些癌症的人相比，这些个体的口腔微生物组中inocles水平较低。研究作者建议，这引发了将这些新发现的巨型DNA片段用作未来癌症生物标志物的可能性。
作为下一步，研究人员旨在在实验室中培养这些inocles，以便进一步研究其功能以及它们如何在细菌和人之间传播。
德怀特说："现在我们知道inocles存在了，我们可以尝试找出它们的功能及其在健康和疾病中的潜在作用。"
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