人體內的微生物DNA可用於識別個體

近年來,“微生物組”對我們健康的影響已成為熱門話題,但現在隱私問題也開始被提出。

稱之為“腸道指紋”。研究人員發現,定殖在人體內的微生物的集體DNA可以唯一地識別某人,這引發了隱私問題。

該發現於 5 月 11 日發表在《美國國家科學院院刊》上,表明有可能識別一項關於人體微生物居民(即微生物組)的匿名研究中的參與者,並揭示該人的健康、飲食或種族等詳細資訊。同時,根據 4 月 29 日發表在《基因組研究》上的一項研究,美國國立衛生研究院 (NIH) 維護的公開可用的微生物組 DNA 庫已經包含可能可識別的人類 DNA。

這些論文並未根據微生物組來指明個人身份,並預測目前很難做到這一點,但它們確實表明,進行微生物組研究的人員應注意這一點。


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哈佛大學公共衛生學院的計算生物學家 Curtis Huttenhower 說:“目前,就微生物組資料管理而言,情況有點像狂野西部。”他領導了最近的研究。“隨著該領域的發展,我們需要確保人們認識到我們的微生物組是高度獨特的。”

多年來,人類基因組研究人員一直在努力解決隱私問題。 2013 年,科學家們表明,他們可以透過將他們的 DNA 與也包含年齡、地點和姓氏的家譜資料庫進行交叉引用,來指認出參與國際 1000 基因組計劃的五位匿名人員。

近年來,微生物組對我們健康和行為的影響已成為熱門研究課題。來自人體微生物組研究的資料往往最終會進入公共儲存庫,但尚不清楚微生物組在個體中是否具有足夠的永久性,可以在一段時間內識別它們。

Huttenhower 的團隊利用 NIH 人體微生物組專案 (HMP) 的公開可用資料,搜尋從包括腸道、口腔、皮膚和陰道在內的身體部位採集的樣本,尋找既對個人具有獨特性又隨時間推移保持穩定的微生物遺傳標記的組合。(儘管 HMP 沒有按姓名識別個人,但可以將參與者的第一個樣本與數週或數月後捐贈的第二個樣本進行比較。)

糞便樣本提供了最好的微生物組特徵;一個人的第一個樣本與他們的第二個樣本匹配的機率為 86%。相比之下,皮膚樣本的準確匹配率只有大約四分之一。研究人員指出,基於單個微生物菌株的 DNA 特徵在區分人們方面做得最好,遠優於僅基於微生物物種的特徵。

儘管如此,Huttenhower 認為,“要利用單項研究中的微生物組資料做任何事情都將是極具挑戰性的”。他認為,對隱私的最大風險可能來自某人參與了兩項不同的微生物組研究,而每項研究都包含不同的附加資訊(如年齡和健康狀況)的情況。

但微生物組也可能構成隱私風險,因為它們不可避免地會與人類 DNA 混雜在一起。儘管 NIH 為從 HMP 資料庫中清除人類 DNA 付出了相當大的努力,但由加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的計算生物學家 Jonathan Allen 領導的一個團隊發現,汙染仍然很普遍。例如,該團隊發現了被稱為短串聯重複序列,這些序列在個體之間往往會發生變化,並用於在法醫學中進行 DNA 匹配。Allen 說,尚不清楚它們在微生物組樣本中的存在是否會構成精確的 DNA 特徵,但公開可用的 DNA 資料庫的興起增加了這種可能性。《基因組研究》同意發表 Allen 及其團隊的論文,前提是 NIH 從其資料庫中刪除已知的人類序列。

根據微生物組識別某人的機率很低,但研究人員應採取合理的步驟來保護隱私,紐約基因組中心的計算遺傳學家 Yaniv Erlich 說,他領導了識別 1000 基因組研究參與者的團隊。德克薩斯州休斯頓貝勒醫學院的生物倫理學家 Amy McGuire 說,參加 HMP 的人已被告知風險。“我不認為對此應該過早恐慌。”

過度反應可能會減緩對微生物組的理解。NIH 馬里蘭州貝塞斯達國家人類基因組研究所的政策主管 Laura Rodriguez 說,只要有保護措施,例如儘可能多地從 HMP 中去除人類 DNA,“我們希望將其保持在開放訪問中,因為它增加了科學的價值。”

本文經許可轉載,並於 2015 年 5 月 11 日首次發表

Ewen Callaway is a senior reporter at Nature.

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