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研究人员早就知道，人体中存在着丰富的微生物生态系统 - 包括细菌，酵母和真菌 - 构成微生物组并且至少比人类细胞多十分之一。一些科学家估计，与我们自己的基因组相比，人类微生物组为我们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过程的基因。
2007年，美国国立卫生研究院(NIH)通过NIH共同基金启动了人类微生物组计划，以进一步研究这些不同微生物的基因组成，并询问人类与数万亿微生物居民之间的关系。国家人类基因组研究所(NHGRI)管理该计划，该计划于2012年结束。
这个月的基因组月度进展表明人类和微生物的基因组可能比研究人员先前认为的更加缠绕。首席合着者David R. Riley和Karsten B. Sieber，生物信息学工程师和研究生，分别在巴尔的摩马里兰大学Julie C. Dunning Hotopp博士实验室工作。对于基因组科学，目前有证据表明细菌DNA会传播到附近的人体细胞并整合到基因组中。
该研究于2013年6月发表于PLoS Computational Biology，采用计算方法鉴定人类基因组样本中的细菌DNA，这是非性或侧向基因转移的证据。值得注意的是，这反驳了传统知识，即侧向基因转移在真核生物中很少见，并且在人类中基本上不存在。本文的结果还表明，细菌DNA富含肿瘤细胞，并表明癌症与细菌DNA整合之间可能存在关联。
先前的研究表明细菌DNA被人细胞系吸收。然而，细胞系并不总能提供对人体实际发生情况的最佳了解。这些细胞系由人体细胞组成，这些细胞在实验室外的生物系统中繁殖，并且可能更容易掺入非人类DNA，因为这些细胞系缺乏一些可用于细胞的防御机制。身体。
相比之下，Riley博士和Sieber博士确定了由癌症基因组图谱(TCGA)和1000基因组项目附属研究人员测序的人类基因组中细菌DNA序列的匹配。NHGRI管理TCGA(与国家癌症研究所)并领导1000基因组项目。这两个项目都是为了对不同个体和患者肿瘤中的大量基因组进行测序，因此本研究中使用的人类序列代表了全球人类群体。研究小组认为，他们的研究可能是实际人类个体样本中侧向基因转移的首次描述 - 而不仅仅是细胞系。
研究小组首先通过在国家生物技术信息中心(NCBI)Trace Archive中搜索人类样本中超过一百万个短的，快速测序的DNA片段，开发出一种识别侧向基因转移的方法。该档案库是数百种对生物医学研究重要的生物的基因组测序数据库。研究小组使用对齐工具寻找超过2,000个细菌基因组的匹配。他们能够在相同的片段内或同一实验室样本中找到许多具有人类和细菌DNA非重叠部分的DNA片段。
研究人员对小规模测试方法的成功表示满意，他们继续使用TCGA和1000 Genomes的新一代测序技术生成的更长，更可靠的序列。这一次，他们将来自两个数据库的单个人类基因组与人类参考基因组和通过RefSeq数据库提供的各种细菌基因组相关联，这是一种提供各种生物的经验证和可靠的标准基因组序列的资源。在某些情况下，研究人员还能够对细菌序列进行分类学分类。
本文的一个主要发现是来自TCGA的肿瘤序列与来自TCGA和1000基因组的非癌症“正常”序列之间细菌DNA的丰度不同。近80%的非癌症样本缺乏细菌DNA整合的证据，而来自肿瘤细胞的DNA片段不到30%。尽管肿瘤细胞代表了测试的少数TCGA样品，但在肿瘤样品中发现了99.9%含有细菌DNA证据的TCGA DNA片段。
这一证据似乎表明，人类体细胞基因组中的侧向基因转移可能导致在癌症等疾病中发挥作用的突变。
然而，Dunning Hotopp博士解释说，“目前尚不清楚癌细胞是否更容许这种变化，如果肿瘤群体的克隆性扩增有助于检测这种转移，或者这种变化是否可能导致癌症。” 她的团队仍不确定细菌DNA的整合是否会破坏人体细胞并导致癌症，或者快速复制的肿瘤细胞是否更容易接受外来DNA。
癌症可能是由外源DNA转移到体细胞中以及随后中断正常细胞周期过程而产生的。先前的研究表明，一些病毒，包括乙型肝炎病毒(HBV)和人乳头瘤病毒(HPV)，整合到人类基因组中并破坏染色体稳定性。
Dunning Hotopp博士的研究小组尚未确定人类体细胞和癌症中侧向基因转移之间的鸡与蛋关系。从她的观点来看，随后的研究应该集中在确定“这些突变是否是致病的或相关的(意味着它们是否会导致癌症，或者是否存在使癌症变得容易的癌症)”以及“这些突变发生的机制”。也可能存在某些类型的细菌，这些细菌更为慷慨地捐赠它们的DNA以及插入DNA的人染色体中的特定位置。
目前，她的团队的研究表明，细菌可能与人类宿主共享的不仅仅是空间和资源 - 他们也在分享他们的DNA。
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