摘要gydF4y2Ba
人类肠道微生物组的组成是由多种因素塑造的，但宿主遗传的相对贡献仍然难以捉摸。在这里，我们研究了来自1046个健康个体的基因型和微生物组数据，这些个体具有几个不同的祖先起源，他们共享一个相对共同的环境，并证明肠道微生物组与遗传祖先没有显著关联，宿主遗传在决定微生物组组成方面起着次要作用。相比之下，我们发现，在同一家庭中，基因无关的个体的微生物组组成存在显著的相似性，并且超过20%的人际微生物组变异与饮食、药物和人体测量相关的因素有关。我们进一步证明，与仅使用宿主遗传和环境数据的模型相比，微生物组数据显着提高了许多人类特征(如葡萄糖和肥胖测量)的预测准确性。这些结果表明，旨在改善临床结果的微生物组改变可能在不同的遗传背景下进行。gydF4y2Ba
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基于核的微生物组表型遗传关联分析鉴定宿主β多样性的遗传驱动因素gydF4y2Ba
微生物组gydF4y2Ba开放获取gydF4y2Ba2023年4月20日gydF4y2Ba
使用陆地和水生食物资源的蝙蝠肠道微生物组的结构差异gydF4y2Ba
BMC微生物学gydF4y2Ba开放获取gydF4y2Ba2023年4月1日gydF4y2Ba
在野生啮齿动物种群中，微生物组在时间尺度上的离散模式变化gydF4y2Ba
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致谢gydF4y2Ba
我们感谢Segal和Elinav小组成员的讨论;J. Goodrich与我们分享处理过的双胞胎微生物组数据;以及“生命线深度项目”的参与者和工作人员的合作。南卡罗来纳州感谢阿比施-弗兰克尔基金会。本研究使用了由威康信托基金会病例控制协会生成的数据。为生成数据做出贡献的调查人员的完整名单可从gydF4y2Bawww.wtccc.org.ukgydF4y2Ba。该项目的资金由惠康信托基金提供，编号为076113和085475。E.S.由皇冠人类基因组中心支持;Else Kroener Fresenius基金会;D. L.施瓦茨;j·n·哈尔彭;l·斯坦伯格;以及由欧洲研究委员会和以色列科学基金会资助的资助。E.E.由Y. and R. Ungar、Gurwin Family Fund for Scientific Research、Leona M. and Harry B. Helmsley慈善信托基金、以色列科学基金会和Helmholtz基金会资助。E.E.拥有马克爵士和塔尼亚·费尔德曼夫人免疫学教授席，是加拿大高级研究所的高级研究员，也是比尔和梅林达·盖茨基金会和霍华德·休斯医学研究所的国际学者。 D.R. received a Levi Eshkol PhD Scholarship for Personalized Medicine by the Israeli Ministry of Science. LLD was made possible by grants from the Top Institute Food and Nutrition (GH001) to C.W. C.W. is funded by a European Research Council (ERC) advanced grant (FP/2007-2013/ERC grant 2012-322698), a Netherlands Organization for Scientific Research (NWO) Spinoza prize (NWO SPI 92-266) and the Stiftelsen Kristian Gerhard Jebsen foundation (Norway). A.Z. holds a Rosalind Franklin Fellowship (University of Groningen), ERC starting grant (715772) and NWO Vidi grant (178.056). J.F. is funded by an NWO Vidi grant (NWO-VIDI 864.13.013). A.Z. and J.F. are also funded by CardioVasculair Onderzoek Nederland (CVON 2012-03).
作者信息gydF4y2Ba
作者及单位gydF4y2Ba
贡献gydF4y2Ba
d.r.， O.W.和E.B.构思了这个项目，设计并进行了所有的分析，解释了结果，写了手稿，并按随机顺序列出。a.k.、a.v.v.、j.f.、C.W.和A.Z.对荷兰队列进行了分析并对结果进行了解释。t.k. D.Z.和A.W.设计协议并监督数据收集。t.k.， d.z.， p.i.c.， a.g.， I.N.K.和N.B.进行了微生物组分析。S.S.和D.L.设计了营养和药物数据库。N.Z, m.p.f, D.I.和z.h协调和监督数据收集的临床方面。n.k.、通用和宝马负责协调和设计数据收集工作。T.A.-S。，M.L.-P. and A.W. developed protocols and performed genotyping and microbiome sequencing. S.C. designed the genetic analyses. E.E. and E.S. conceived and directed the project and analyses, designed the analyses, interpreted the results and wrote the manuscript.
相应的作者gydF4y2Ba
道德声明gydF4y2Ba
相互竞争的利益gydF4y2Ba
作者声明没有与之竞争的经济利益。gydF4y2Ba
额外的信息gydF4y2Ba
审核人信息gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba感谢M. Georges和其他匿名审稿人对本文同行评议的贡献。gydF4y2Ba
出版商注:b施普林格《自然》杂志对已出版地图的管辖权要求和机构从属关系保持中立。gydF4y2Ba
扩展数据图和表gydF4y2Ba
在多个功能和分类水平上，微生物组与遗传祖先或亲属关系的关联证据有限。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BapgydF4y2Ba，每一行与gydF4y2Ba图1b, d-egydF4y2Ba，gydF4y2Ba2 bgydF4y2Ba，但这是基于细菌基因的丰富程度(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BadgydF4y2Ba)，属(gydF4y2BaegydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba)，根据16S rRNA基因测序数据(gydF4y2Ba我gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BalgydF4y2Ba)或门(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BapgydF4y2Ba）.gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，gydF4y2BadgydF4y2Ba，gydF4y2BaegydF4y2Ba，gydF4y2BahgydF4y2Ba，gydF4y2Ba米gydF4y2Ba，gydF4y2BapgydF4y2Ba，gydF4y2BangydF4y2Ba= 715个基因型个体;gydF4y2Ba我gydF4y2Ba，gydF4y2BalgydF4y2Ba，gydF4y2BangydF4y2Ba= 481例16S rRNA基因测序数据;gydF4y2BabgydF4y2Ba，gydF4y2BafgydF4y2Ba，gydF4y2BangydF4y2Ba，gydF4y2BangydF4y2Ba=已知所有祖父母祖先的737人;gydF4y2BajgydF4y2Ba，gydF4y2BangydF4y2Ba= 509名拥有16S rRNA基因测序数据的人，他们的祖先都是已知的祖父母;gydF4y2BacgydF4y2Ba，gydF4y2BaggydF4y2Ba，gydF4y2BaogydF4y2Ba，gydF4y2BangydF4y2Ba= 946人;和gydF4y2BakgydF4y2Ba，gydF4y2BangydF4y2Ba= 650人，16S rRNA基因测序数据。gydF4y2Ba
微生物组β多样性与特异性snp之间的关联证据有限。gydF4y2Ba
分位数图显示，只有两个snp与微生物组β-多样性显著相关gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 5 × 10gydF4y2Ba−8gydF4y2Ba，使用基于距离的计算gydF4y2BaFgydF4y2Ba测试gydF4y2BangydF4y2Ba= 715个不相关的基因型个体。gydF4y2BaλgydF4y2BaGCgydF4y2Ba，基因组膨胀因子。gydF4y2Ba
扩展数据图3目前或过去共享家庭的个体具有显着相似的微生物组。gydF4y2Ba
一级亲属和有共同家庭的个体有非常相似的物种和细菌基因丰度(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01;排列测试)。gydF4y2Ba得了gydF4y2Ba，箱形图描绘了门中成对个体之间的布雷-柯蒂斯差异分布(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)，品种(gydF4y2BabgydF4y2Ba)和细菌基因(gydF4y2BacgydF4y2Ba)的水平。每个面板显示了所有对(i)一级亲属之间的布雷-柯蒂斯差异，他们可能经历过现在或过去的家庭共享(gydF4y2BangydF4y2Ba= 55对);(ii)二至五度亲属，现时或过去不太可能有过合住的经历(gydF4y2BangydF4y2Ba= 24对);(iii)不相关人士自报现时同住一户(gydF4y2BangydF4y2Ba= 32对);及(iv)所有其他人士(gydF4y2BangydF4y2Ba= 255,891对)。盒子的下限和上限分别代表25%和75%的百分位数，顶部和底部的须分别代表5%和95%的百分位数。的gydF4y2BaPgydF4y2Ba所有面板的取值范围为:**gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01， ***gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.005。gydF4y2Ba
扩展数据图4肠道微生物组与多种环境因素显著相关。gydF4y2Ba
显示了微生物组β-多样性矩阵的方差分数，可以从不同类别的环境因素中推断出来。gydF4y2BangydF4y2Ba= 715个人(gydF4y2Ba补充表17gydF4y2Ba）;括号中的数字表示每个类别中的特征数量。推断方差的分数既可以反映类别传达的微生物组信息，也可以反映类别中因素的数量，这取决于研究中使用的问卷。gydF4y2Ba
扩展数据图5gydF4y2BabgydF4y2Ba2gydF4y2Ba当使用各种数据源时，估计和表型预测结果。gydF4y2Ba
每一行都类似于gydF4y2Ba图4汉英gydF4y2Ba，但它基于不同的数据源。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BacgydF4y2Ba，属的相对丰度，从16S rRNA基因测序(使用gydF4y2BangydF4y2Ba= 464人)。gydF4y2BadgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba，属的相对丰度，从宏基因组测序(使用gydF4y2BangydF4y2Ba= 715人)。gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba，门的相对丰度(使用gydF4y2BangydF4y2Ba= 715人)。gydF4y2BajgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BalgydF4y2Ba，物种的相对丰度(使用gydF4y2BangydF4y2Ba= 715人)。gydF4y2Ba米gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaogydF4y2Ba， LLD队列中细菌基因的相对丰度(使用gydF4y2BangydF4y2Ba= 836人)。请注意，在以色列队列中分析的两种表型(乳糖消耗和血糖状态)在LLD队列中不可用，而在LLD队列中可用的两种表型(LDL胆固醇和甘油三酯)在以色列队列中不可用。的gydF4y2BaPgydF4y2Ba各面板取值范围为:*FDR < 0.05， **FDR < 0.01， ***FDR < 0.001。gydF4y2Ba
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这个文件包含gydF4y2Ba电力仿真gydF4y2Ba详细描述了我们的功率模拟程序和gydF4y2Ba微生物组关联指数的统计方面gydF4y2Ba关于微生物组关联指数推导背后的假设及其统计意义的澄清。(PDF 1083kb)gydF4y2Ba
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Rothschild, D.， Weissbrod, O.， Barkan, E.。gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba环境在塑造人类肠道微生物群方面占主导地位。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba555gydF4y2Ba， 210-215(2018)。https://doi.org/10.1038/nature25973gydF4y2Ba
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基于核的微生物组表型遗传关联分析鉴定宿主β多样性的遗传驱动因素gydF4y2Ba
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