Nature综述：梁冠翔等总结近20年人类病毒组学的发展

 https://doi.org/10.1038/s41579-021-00536-5

2021年3月30日，美国宾夕法尼亚大学博士后梁冠翔和Frederic Bushman教授作为共同通讯作者在Nature Reviews Microbiology在线发表了题为The human virome: assembly, composition and host interactions的综述论文。该综述详细回顾了人类病毒组学在近20年时间里的发展过程，系统总结了人类病毒组的起源组装，结构特点以及动态的多样性，同时通过汇总宿主与病毒组在健康与疾病状态下的相互关系，展望了整体病毒组在人类疾病中的应用前景。

人体的不同部位寄生有大量的微生物群落，称为微生物组。不被众人熟知的是，人体也拥有大量的病毒，被称为“病毒组”。整个地球上估计有10³¹个病毒样颗粒，所以病毒被认为是世界上最丰富多样的生物实体。人体内的病毒种群也同样巨大，一个成年人体内大约包含10¹³个具有复杂异质性的病毒样颗粒，这个数字与人体内的细胞和细菌数在同一个数量级。近年来，使用宏基因组测序和其他方法对人类病毒组的研究阐明了人体不同部位的病毒多样性，发现了病毒组在人体早期的建立机制，初步揭示了病毒组与宿主的相互作用以及整体病毒组结构与疾病状态的关系。

数百年来的医学研究已将特定病毒的感染与特征性疾病联系在一起。然而病毒组整体的性质和重要性直到最近才开始被重视。这主要得益于能够汇报整个病毒种群结构的先进的DNA测序方法的开发。纯化病毒样品的非靶向测序方法首先被应用于环境样品。Breitbart等人在2002年从海水中制备病毒样颗粒，然后使用宏基因组测序首次报道了海水中丰富多样的噬菌体基因组，以及大量的病毒组“暗物质”的比例。第二年，同一研究小组首次对人类粪便进行了整体病毒群落的研究，再次揭示了丰富多样的病毒种群。从那时起，在近20年的时间里，类似的方法已经在许多人类病毒组研究中得到了应用，揭示了病毒组与人类健康和疾病复杂关系，并继续强调病毒组“暗物质”的广度。尽管受到越来越多的关注，在典型的病毒组学研究中仍有大量未确定来源无法注释的病毒基因组，突出显示了探究病毒组“暗物质”的重要性。

人体的不同部位病毒种群差异很大。人类的肠道中包含着最丰富的病毒种群，对于这些种群的研究也最为深入。肠道中丰富的肠道细胞和原核微生物细胞，为病毒的生长提供了多种宿主。人体的其他部位，尤其是在健康状态下，曾经被认为没有或含有很少量的病毒群体。但是最近的工作显示人体许多部位都含有丰富的病毒种群。同时病毒组在人类个体间也具有很大差异，暗示了个体间表型的差异一定程度上是来源于病毒组的差异。

图1. 人体内噬菌体的主要复制周期模型

通过多年的深入研究，病毒组在人体内的分段定植模式已经被发现。母乳喂养被认为在病毒定殖过程中起重要作用；母乳中的抗病毒成分与病毒的组成部分如何相互作用有待进一步调查。越来越多的数据表明，影响人类微生物组的因素也经常影响病毒组，例如遗传、饮食、药物、地域、衰老等等。最新的研究表明，共生的病毒不仅积极地与其他微生物相互作用，同时也与哺乳动物的免疫系统有密切的关系。尽管绝大多数相关研究是在动物模型中进行的，这些发现对于病毒组在疾病状态下的作用的研究具有重大意义，为了解深入的分子机制打下了坚实的基础。经过近20年的努力，人类病毒组的广阔世界已经开始被理解，为无数的未来的基础研究提供了重要的奠基性的工作。

图2. 人体与病毒组主要相互作用关系

该论文第一作者及共同通讯作者梁冠翔于2011年毕业于西北农林科技大学动物医学院获得学士学位，于2015年毕业于加拿大阿尔伯塔大学获得博士学位，博士期间师从Leluo Guan教授，致力于动物宿主与微生物相互关系的研究。于2016年加入宾夕法尼亚大学医学院Frederic Bushman团队进行博士后训练，博士后期间主要从事人类病毒组以及宏基因组生物信息学的研究。梁冠翔博士至今在包括Nature，Genome biology等杂志发表第一作者及通讯作者论文13篇，其余共同作者论文20余篇。梁冠翔博士将于2021年9月入职清华大学医学院担任独立研究员，博士生导师。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41579-021-00536-5

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