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) - 包括細菌，酵母和真菌 - 構成微生物組并且至少比人類細胞多十分之一。一些科學家估計，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系。國家人類基因組研究所(NHGRI)管理該計劃，該計劃于2012年結束。

這個月的基因組月度進展表明人類和微生物的基因組可能比研究人員先前認為的更加纏繞。首席合著者David R. Riley和Karsten B. Sieber，生物信息學工程師和研究生，分別在巴爾的摩馬里蘭大學Julie C. Dunning Hotopp博士實驗室工作。對于基因組科學，目前有證據(jù)表明細菌DNA會傳播到附近的人體細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菌DNA，這是非性或側向基因轉移的證據(jù)。值得注意的是，這反駁了傳統(tǒng)知識，即側向基因轉移在真核生物中很少見，并且在人類中基本上不存在。本文的結果還表明，細菌DNA富含腫瘤細胞，并表明癌癥與細菌DNA整合之間可能存在關聯(lián)。

先前的研究表明細菌DNA被人細胞系吸收。然而，細胞系并不總能提供對人體實際發(fā)生情況的最佳了解。這些細胞系由人體細胞組成，這些細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，因為這些細胞系缺乏一些可用于細胞的防御機制。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菌DNA序列的匹配。NHGRI管理TCGA(與國家癌癥研究所)并領導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。研究小組認為，他們的研究可能是實際人類個體樣本中側向基因轉移的首次描述 - 而不僅僅是細胞系。

研究小組首先通過在國家生物技術信息中心(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)出一種識別側向基因轉移的方法。該檔案庫是數(shù)百種對生物醫(yī)學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)庫提供的各種細菌基因組相關聯(lián)，這是一種提供各種生物的經(jīng)驗證和可靠的標準基因組序列的資源。在某些情況下，研究人員還能夠對細菌序列進行分類學分類。

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”序列之間細菌DNA的豐度不同。近80%的非癌癥樣本缺乏細菌DNA整合的證據(jù)，而來自腫瘤細胞的DNA片段不到30%。盡管腫瘤細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%含有細菌DNA證據(jù)的TCGA DNA片段。

這一證據(jù)似乎表明，人類體細胞基因組中的側向基因轉移可能導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，“目前尚不清楚癌細胞是否更容許這種變化，如果腫瘤群體的克隆性擴增有助于檢測這種轉移，或者這種變化是否可能導致癌癥。” 她的團隊仍不確定細菌DNA的整合是否會破壞人體細胞并導致癌癥，或者快速復制的腫瘤細胞是否更容易接受外來DNA。

癌癥可能是由外源DNA轉移到體細胞中以及隨后中斷正常細胞周期過程而產(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胞和癌癥中側向基因轉移之間的雞與蛋關系。從她的觀點來看，隨后的研究應該集中在確定“這些突變是否是致病的或相關的(意味著它們是否會導致癌癥，或者是否存在使癌癥變得容易的癌癥)”以及“這些突變發(fā)生的機制”。也可能存在某些類型的細菌，這些細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，她的團隊的研究表明，細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。