Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Разнообразие вирусных последовательностей человека в NCBI / Gene (по состоянию на ноябрь 2016 г.) [1] [2]

Люди virome является общим собранием вирусов в и на теле человека . [3] [4] [5] Вирусы в организме человека могут инфицировать как клетки человека, так и другие микробы, такие как бактерии (например, бактериофаги ). [6] Некоторые вирусы вызывают заболевание, а другие могут протекать бессимптомно. Некоторые вирусы также интегрированы в геном человека как провирусы или эндогенные вирусные элементы . [3]

Вирусы быстро развиваются, и поэтому виром человека постоянно меняется. [7] У каждого человека есть уникальный виром с уникальным балансом видов. [4] [8] Образ жизни, возраст, географическое положение и даже время года могут повлиять на подверженность человека воздействию вирусов, а его предрасположенность к любому заболеванию, которое может быть вызвано этими вирусами, также зависит от ранее существовавшего иммунитета и как вирусная, так и человеческая генетика. [9]

Виром человека еще далеко не полностью изучен, и новые вирусы обнаруживаются часто. В отличии от примерно 40 триллионов бактерий в типичном человеческом микробиоме , [10] оценка числа вирусных частиц в здоровом взрослом человеке еще не доступна, хотя вирион как правило , превышает число отдельных бактерий 10: 1 в природе. [11] Считается, что изучение вирома дает представление о микробах в целом и о том, как они влияют на здоровье и болезни человека.

Методы и инструменты [ править ]

Доступны несколько методов выделения и исследования вирусов человека:

  • Глубокое секвенирование - это метод быстрого секвенирования ДНК, который полезен для характеристики виромного богатства, стабильности, функции генов и связи с фенотипами заболевания. [3] [5] Эта технология создает большие объемы информации о последовательностях и способна обнаруживать редкие компоненты микробного сообщества. Современные методы, сочетающие удаление ДНК человека и бактерий из образцов, крупномасштабное секвенирование и биоинформатику, очень эффективны при идентификации неизвестных вирусов. [12]В отличие от других методов обнаружения, вирусы не нужно выращивать в культурах клеток. Новые вирусы могут быть обнаружены без каких-либо предварительных знаний о последовательности генома или методах роста. Следовательно, глубокое секвенирование хорошо подходит для быстрой идентификации неизвестных или неожиданных вирусов, участвующих в вспышке заболевания или связанных с состояниями, которые, как считается, не вызваны вирусами. Глубокое секвенирование также позволяет проводить крупномасштабные просмотры с минимальными усилиями. [13] Систематическое исследование вирусов, поражающих людей (человеческий виром), важно и выполнимо с помощью этих методов.
  • Полимеразная цепная реакция - это инструмент для амплификации и обнаружения конкретных последовательностей ДНК. Его можно использовать для характеристики вирома, но он ограничен необходимостью хотя бы частичной информации о последовательности ДНК.
  • Метагеном человека включает в себя все организмы, которые живут на нас или внутри нас. Вирусы вносят вклад в метагеном и вызывают хроническую инфекцию, поражающую хромосомы; этот метод позволит сформулировать новую оценку количества генов, которые придают чувствительность к данному вирусу, и указать аллели для некоторых вирусов. [14] [15]
  • Крупномасштабные исследования антител с помощью ELISA с использованием донорской крови могут помочь определить воздействие определенных вирусов на человека в различных географических регионах. [9]

Разнообразие человеческих вирусов [ править ]

Виром человека у здоровых бессимптомных взрослых. Гистограмма показывает количество людей (ось Y), которые были положительными для данного числа различных вирусных родов (ось x). [16]

Виром человека нестабилен и со временем может меняться. Фактически, новые вирусы обнаруживаются постоянно. [9] [17] [18] С увеличением числа известных вирусов диагностика и лечение новых связанных с вирусами состояний также станет проще. [19] [20] Изучение вирома может помочь улучшить разработку лекарств и ограничить использование антибиотиков. [4] [18] [21]

Одно из первых исследований, в котором использовалось высокопроизводительное секвенирование ДНК для описания разнообразия эукариотических вирусов дцДНК у нормальных людей, включало 706 образцов от 102 субъектов. [16] Это исследование выявило в среднем 5,5 вирусных родов у каждого человека, и эти вирусы включали герпесвирусы , папилломавирусы , полиомавирусы , аденовирусы , анелловирусы , парвовирусы и цирковирусы . [16]

Виром человека у здоровых бессимптомных взрослых. Вирусные роды (ось Y), обнаруженные у каждого субъекта (ось X), представлены черными полосами. Виром каждого человека можно увидеть, посмотрев на черные полосы в данном столбце. [16]

У каждого человека был отличный вирусный профиль, демонстрирующий высокое межличностное разнообразие вирома. От одного до 15 вирусных родов (в среднем 5,5) были обнаружены у 92% из 102 отобранных особей ( рисунок 2 ). [16] На рисунке 3 показаны виромы 102 человек, определенных путем отбора проб до пяти основных сред обитания тела, показывая, что широкий спектр вирусов был обнаружен у здоровых людей (рисунок 3). [16]

102 человека несли семь различных семейств ДНК-вирусов человека ( рис. 4А ). [16] Последовательности были обнаружены преимущественно в носу и коже, сходство с 17 родами папилломавирусов (рис. 4B). [16] Розеоловирусы , преимущественно HHV-7 и, в меньшей степени, HHV-6 , присутствовали у 98% лиц, предоставивших образцы изо рта. [16]

Кроме того, одни и те же вирусы преобладали в разных средах обитания у людей. Например, бета- и гамма-папилломавирусы были вирусами, наиболее часто обнаруживаемыми в коже и носу (передние ноздри; см. Рис. 4A, B ), что может отражать близость и сходство в микросредах, поддерживающих инфицирование этими вирусами. [16]

Виром человека в пяти средах обитания. (A) Все вирусы, обнаруженные в пяти средах обитания. Каждый вирус представлен цветной полосой и помечен на оси Y справа. Относительная высота столбца отражает процент субъектов, взятых в пробу на каждом участке тела, у которых был обнаружен вирус. На этой панели полоса, представляющая розеоловирусы в пероральных образцах, отражает максимальную высоту полоски, поскольку 98% людей, взятых во рту, содержали розеоловирусы. (B) На этой панели показаны вирусы папилломы, включенные в категорию «Другие вирусы папилломы». Наибольшая высота столбца показывает неклассифицированные вирусы папилломы, обнаруженные в образцах кожи 65% субъектов. [16]

Виром крови человека [ править ]

Данные полногеномного секвенирования крови 8240 человек без явных инфекционных заболеваний выявили 94 различных вируса у 42% участников исследования. Последовательности включали 19 человеческих ДНК-вирусов, провирусов и РНК-вирусов ( герпесвирусы , анелловирусы , папилломавирусы , три полиомавируса , аденовирус , ВИЧ , HTLV , гепатит B , гепатит C , парвовирус B19 и вирус гриппа ). [22] Это исследование, которое может иметь отношение к медицине переливания крови, выявило полиомавирус клеток Меркеля.у 49 человек, папилломавирус в крови у 13 человек, парвовирус B19 у 6 человек и наличие вируса герпеса у 8 у 3 человек. [22]

Влияние на здоровье человека [ править ]

Виром человека является частью нашего тела и не всегда причиняет вред. Многие скрытые и бессимптомные вирусы присутствуют в организме человека постоянно. Вирусы заражают все формы жизни; поэтому бактериальные, растительные и животные клетки и материалы в нашем кишечнике также несут вирусы. [8] Когда вирусы причиняют вред, заражая клетки организма, может развиться симптоматическое заболевание.

Вопреки распространенному мнению, вредные вирусы могут составлять меньшинство по сравнению с доброкачественными вирусами в организме человека. Идентифицировать вирусы намного труднее, чем идентифицировать бактерии, поэтому наше понимание доброкачественных вирусов в организме человека очень рудиментарно. [4]

Воздействие вирусов на здоровье человека зависит от его иммунной системы . [3] [20]

Гипотеза гигиены [ править ]

Недавние исследования связали зарождающуюся идею гипотезы гигиены с вирусами. Эта гипотеза пытается объяснить некоторые из высоких случаев заболеваний, таких как астма [23] и экзема [24] в западном мире, чрезмерным использованием западным обществом антибиотиков и противовирусных агентов.

Такое чрезмерное использование потенциально разрушает не только кишечные бактерии, но и вирусы, которые долгое время жили в гармонии с человеческим телом и теперь играют роль в регулировании здоровья человека.

Гипотеза обычно относится к микроорганизмам, но в настоящее время она расширяется и включает вирусы, передаваемые по воздуху, и обычные вирусные инфекции детского возраста, которые становятся все реже. [25]

Влияние расположения кожи [ править ]

Различные вирусы заселяют кожу человека и различаются по участку кожи. [26] Этот кожный виром включает вирусы человека (например, вирус папилломы человека ) и бактериофаги (бактериальные вирусы), которые инфицируют комменсальные кожные бактерии, такие как стафилококки . [27]

Сообщества вирусов различаются по влажности и степени защиты от внешней среды. [26]

Эффект диеты [ править ]

Многие исследования показали, что бактерии и вирусы в кишечнике человека (микробиом кишечника) могут быть изменены путем изменения диеты. [28] Одно исследование, посвященное бактериальным вирусам, называемым бактериофагами , в кишечнике, обнаружило значительную взаимосвязь между диетой и типом присутствующих бактериофагов. [29] Это было сделано путем сравнения расстояния между кишечными сообществами бактериофагов у людей как до, так и после того, как они начали контролируемую диету. Результаты показали, что расстояние между кишечными сообществами бактериофагов у людей, соблюдающих одну и ту же диету, было значительно меньше в конце их диетического лечения, чем в начале, при этом не наблюдалось увеличения сходства сообществ для людей, соблюдающих разные диеты со временем.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Человеческий И РНК-вирус - Ген - NCBI" . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 15 ноября 2016 .
  2. ^ «бактериофаг - Ген - NCBI» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 15 ноября 2016 .
  3. ^ a b c d Wylie, Kristine M .; Weinstock, George M .; Сторч, Грегори А. (1 октября 2012 г.). «Новый взгляд на виром человека» . Трансляционные исследования . 160 (4): 283–290. DOI : 10.1016 / j.trsl.2012.03.006 . PMC 3701101 . PMID 22683423 .  
  4. ^ a b c d Уильямс, SCP (6 февраля 2013 г.). «Другой микробиом» . Труды Национальной академии наук . 110 (8): 2682–2684. Bibcode : 2013PNAS..110.2682W . DOI : 10.1073 / pnas.1300923110 . PMC 3581985 . PMID 23388628 .  
  5. ^ a b Фонтана, Джудит М .; Александр, Елизавета; Сальваторе, Мирелла (2012). «Трансляционные исследования в области инфекционных заболеваний: текущие парадигмы и предстоящие задачи» . Трансляционные исследования . 159 (6): 430–453. DOI : 10.1016 / j.trsl.2011.12.009 . PMC 3361696 . PMID 22633095 .  
  6. ^ Гордость, Дэвид Т; Зальцман, Юлия; Хейнс, Мэтью; Ровер, Форест; Дэвис-Лонг, Клара; Уайт, Ричард А; Лумер, Питер; Армитаж, Гэри К.; Релман, Дэвид А. (8 декабря 2011 г.). «Доказательства устойчивой резидентной популяции бактериофагов, выявленные посредством анализа вирома слюны человека» . Журнал ISME . 6 (5): 915–926. DOI : 10.1038 / ismej.2011.169 . PMC 3329113 . PMID 22158393 .  
  7. ^ Woolhouse, M .; Scott, F .; Hudson, Z .; Howey, R .; Чейз-Топпинг, М. (10 сентября 2012 г.). «Вирусы человека: открытие и появление» . Философские труды Королевского общества B: биологические науки . 367 (1604): 2864–2871. DOI : 10,1098 / rstb.2011.0354 . PMC 3427559 . PMID 22966141 .  
  8. ^ а б Циммер, Карл. «Ваши внутренние львы: узнайте свой виром» . National Geographic . Проверено 29 апреля 2013 года .
  9. ^ a b c Делварт, Эрик; Раканиелло, Винсент (14 февраля 2013 г.). «Дорожная карта к вирому человека» . PLOS Патогены . 9 (2): e1003146. DOI : 10.1371 / journal.ppat.1003146 . PMC 3573120 . PMID 23457428 .  
  10. ^ Отправитель, R; Fuchs, S; Майло, Р. (январь 2016 г.). «Действительно ли нас значительно меньше численности? Возвращаясь к соотношению бактериальных клеток и клеток-хозяев у людей» . Cell . 164 (3): 337–40. DOI : 10.1016 / j.cell.2016.01.013 . PMID 26824647 . 
  11. ^ «Познакомьтесь с триллионами вирусов, из которых состоит ваш виром | EarthSky.org» . earthsky.org . Проверено 10 октября 2020 .
  12. ^ Тербер, Ребекка V; Хейнс, Мэтью; Брейтбарт, Майя ; Уэгли, Линда; Ровер, Форест (2009). «Лабораторные процедуры для создания вирусных метагеномов». Протоколы природы . 4 (4): 470–483. DOI : 10.1038 / nprot.2009.10 . PMID 19300441 . 
  13. ^ Allander, Т. (6 сентября 2005). «От обложки: клонирование парвовируса человека путем молекулярного скрининга образцов дыхательных путей» . Труды Национальной академии наук . 102 (36): 12891–12896. Bibcode : 2005PNAS..10212891A . DOI : 10.1073 / pnas.0504666102 . PMC 1200281 . PMID 16118271 .  
  14. ^ Девственница, Герберт W .; Уэрри, Э. Джон; Ахмед, Рафи (1 июля 2009 г.). «Новое определение хронической вирусной инфекции». Cell . 138 (1): 30–50. DOI : 10.1016 / j.cell.2009.06.036 . PMID 19596234 . 
  15. ^ Кристенсен, Дэвид М .; Мушегян, Аркадий Р .; Доля, Валериан В .; Кунин, Евгений В. (2010). «Новые измерения вирусного мира открыты с помощью метагеномики» . Тенденции в микробиологии . 18 (1): 11–19. DOI : 10.1016 / j.tim.2009.11.003 . PMC 3293453 . PMID 19942437 .  
  16. ^ a b c d e f g h i j k Wylie, Kristine M .; Михиндукуласурия, Кэти А .; Чжоу, Яньцзяо; Содергрен, Эрика; Сторч, Грегори А .; Вайншток, Джордж М. (01.01.2014). «Метагеномный анализ вирусов двухцепочечной ДНК у здоровых взрослых» . BMC Biology . 12 : 71. DOI : 10,1186 / s12915-014-0071-7 . ISSN 1741-7007 . PMC 4177058 . PMID 25212266 .   
  17. ^ Андерсон, Норман Дж .; Герин, Джон Л .; Андерсон, Н. Ли (1 июля 2003 г.). «Глобальный скрининг вирусных патогенов человека» . Возникающие инфекционные заболевания . 9 (7): 768–773. DOI : 10.3201 / eid0907.030004 . PMC 3023425 . PMID 12890315 .  
  18. ^ a b Далке, Кейт. "Виром человека" . Сеть новостей генома . Проверено 2 апреля 2013 года .
  19. ↑ Хэндли, С.А., Текрей, LB, Чжао, G, Прести, R, Миллер, AD, Дройт, L, Эббинк, P, Максфилд, LF, Камбал, A, Дуан, E, Стэнли, K, Крамер, J, Макри , SC, Permar, SR, Schmitz, JE, Mansfield, K, Brenchley, JM, Veazey, RS, Stappenbeck, TS, Wang, D, Barouch, DH, Virgin, HW (12 октября 2012 г.). «Патогенная инфекция, вызванная вирусом обезьяньего иммунодефицита, связана с расширением кишечного вирома» . Cell . 151 (2): 253–66. DOI : 10.1016 / j.cell.2012.09.024 . PMC 3490196 . PMID 23063120 .  
  20. ^ a b Фоксман, Эллен Ф .; Ивасаки, Акико (1 апреля 2011 г.). «Взаимодействие геном-виром: изучение роли обычных вирусных инфекций в комплексном заболевании» . Обзоры природы микробиологии . 9 (4): 254–264. DOI : 10.1038 / nrmicro2541 . PMC 3678363 . PMID 21407242 .  
  21. ^ Pennisi, E. (24 марта 2011). «Распространение вируса: изучение роли вирусов в нашем организме». Наука . 331 (6024): 1513. Bibcode : 2011Sci ... 331.1513P . DOI : 10.1126 / science.331.6024.1513 . PMID 21436418 . 
  22. ^ a b Мустафа, Ахмед; Се, Чао; Киркнесс, Юэн; Биггс, Уильям; Вонг, Эмили; Турпаз, Ярон; Блум, Кеннет; Делварт, Эрик; Нельсон, Карен Э. (22 марта 2017 г.). «Виром ДНК крови у 8000 человек» . PLOS Патогены . 13 (3): e1006292. DOI : 10.1371 / journal.ppat.1006292 . ISSN 1553-7374 . PMC 5378407 . PMID 28328962 .   
  23. ^ Батлер, Кристофер C (сентябрь 2013 г.). «Распространенность астмы и гуморальный иммунный ответ у сомалийских иммигрантов в США: последствия для гипотезы гигиены» . Респираторный журнал первичной медико-санитарной помощи: Журнал общей практики дыхательных путей . 22 (3): 262–264. DOI : 10,4104 / pcrj.2013.00081 . PMC 6442840 . PMID 23959045 .  
  24. ↑ Страчан, Дэвид П. (10 июня 2014 г.). "Братья и сестры, астма, риноконъюнктивит и экзема: всемирная перспектива международного исследования астмы и аллергии в детстве" . Клиническая и экспериментальная аллергия . 45 (1): 126–136. DOI : 10.1111 / cea.12349 . PMC 4298795 . PMID 24912652 .  
  25. Перейти ↑ Daley, D (октябрь 2014 г.). «Эволюция гигиенической гипотезы: роль воздействия вирусов и микробов в раннем возрасте и их связь с астмой и аллергическими заболеваниями». Современное мнение в области аллергии и клинической иммунологии . 14 (5): 390–396. DOI : 10.1097 / ACI.0000000000000101 . PMID 25102107 . 
  26. ^ a b Ханниган, Джеффри Д .; Meisel, Jacquelyn S .; Tyldsley, Amanda S .; Чжэн, Ци; Hodkinson, Brendan P .; SanMiguel, Adam J .; Майнот, Самуэль; Бушман, Фредерик Д .; Грайс, Элизабет А. (30 октября 2015 г.). "Виром двухцепочечной ДНК кожи человека: топографическое и временное разнообразие, генетическое обогащение и динамические ассоциации с микробиомом хозяина" . mBio . 6 (5): e01578–15. DOI : 10,1128 / mBio.01578-15 . ISSN 2150-7511 . PMC 4620475 . PMID 26489866 .   
  27. ^ Грайс, Элизабет А .; Kong, Heidi H .; Конлан, Шон; Деминг, Клейтон Б.; Дэвис, Джой; Янг, Элис К .; Программа, NISC Comparative Sequencing; Буффар, Жерар Дж .; Блейксли, Роберт В. (2009-05-29). «Топографическое и временное разнообразие микробиома кожи человека» . Наука . 324 (5931): 1190–1192. Bibcode : 2009Sci ... 324.1190G . DOI : 10.1126 / science.1171700 . ISSN 0036-8075 . PMC 2805064 . PMID 19478181 .   
  28. ^ Фока, Альфредо; Либерто, Мария Карла; Квирино, Анджела; Марасио, Надя; Зикка, Эмилия; Павия, Грация (01.01.2015). «Воспаление кишечника и иммунитет: какова роль вирома кишечника человека?» . Медиаторы воспаления . 2015 : 326032. дои : 10,1155 / 2015/326032 . ISSN 0962-9351 . PMC 4405218 . PMID 25944980 .   
  29. ^ Minot, S .; Sinha, R .; Chen, J .; Li, H .; Keilbaugh, SA; Wu, GD; Льюис, JD; Бушман, ФО (31 августа 2011 г.). «Виром кишечника человека: индивидуальные различия и динамический ответ на диету» . Геномные исследования . 21 (10): 1616–1625. DOI : 10.1101 / gr.122705.111 . PMC 3202279 . PMID 21880779 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Дэвид Прайд, «Вирусы внутри вас: триллионы вирусов составляют человеческий виром. Некоторые могут нанести нам вред, но некоторые могут помочь нам, если мы сможем выяснить, как их использовать», Scientific American , vol. 323, нет. 6 (декабрь 2020 г.), стр. 46–53.