条件病原体指数可评价环境微生态风险

2月21日，记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所(以下简称中科院青岛能源所)获悉，该所单细胞中心和青岛大学利用其研发的生物信息工具MIP，从人体条件致病菌角度研究微生物组的多样性和致病性，从微生物组大数据角度揭示室内环境中条件致病菌的分布，为了解条件致病菌的潜在风险和传播途径提供了新方法。相关工作成果发表于《遗传学报》。这项工作由青岛大学苏孝全团队和中科院青岛能源所单细胞中心团队共同完成。

评估环境中条件致病菌的潜在风险程度，了解其传播途径，是维护公共健康的重要环节之一。在以往的研究中，虽然已经发现了特定疾病的微生物标志物，并建立了基于微生物组的诊断方法，但仍然缺乏高效的生物信息学分析方法，对复杂微生物组群落的致病性进行全面量化，如病原菌的总含量、病原菌的种类、疾病的类型等。同时，微生物组研究通常以整个菌群为研究对象，往往掩盖了菌群中具有特殊功能的亚群(如条件致病菌)的独特功能，因此迫切需要发展和完善相关的生物信息学方法。

针对上述瓶颈，以中科院青岛能源所单细胞中心孙正博士和刘旭东硕士为核心骨干的研究团队开发了一个名为MIP的生物信息学工具，该工具包括人工收集、整理和维护的“病原体-疾病”关系网络，以及由167641个16S rRNA基因(其中18389个来自条件病原体)组成的参考序列数据库。通过检测菌群中的条件致病菌，MIP可以评估菌群的整体风险程度，并推断由条件致病菌和人体易感器官引起的疾病信息。

利用MIP工具，研究人员对某医院新区开放前后环境菌群的致病性进行了评估和比较，揭示了室内条件致病菌通过环境的“人-环境-人”传播环节。虽然医护人员和住院患者的物理和环境菌群结构存在明显差异，但他们具有非常相似的致病菌组成和疾病风险，这是利用常规菌群多样性分析难以发现的。此外，MIP工具用于分析单细胞中心前期开发的微生物组搜索引擎中收集的超过26万个人类和环境样本。得出室内环境和食品中存在条件致病菌的风险较高，而自然环境中条件致病菌的水平极低的结论。此外，昆虫等非哺乳动物携带致病菌的风险高于哺乳动物。上述结果为了解全球范围内病原菌的组成和分布提供了启示。