称之为“肠道指纹”。研究人员发现,定殖在人体内的微生物的集体DNA可以唯一地识别某人,这引发了隐私问题。
该发现于 5 月 11 日发表在《美国国家科学院院刊》上,表明有可能识别一项关于人体微生物居民(即微生物组)的匿名研究中的参与者,并揭示该人的健康、饮食或种族等详细信息。同时,根据 4 月 29 日发表在《基因组研究》上的一项研究,美国国立卫生研究院 (NIH) 维护的公开可用的微生物组 DNA 库已经包含可能可识别的人类 DNA。
这些论文并未根据微生物组来指明个人身份,并预测目前很难做到这一点,但它们确实表明,进行微生物组研究的人员应注意这一点。
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哈佛大学公共卫生学院的计算生物学家 Curtis Huttenhower 说:“目前,就微生物组数据管理而言,情况有点像狂野西部。”他领导了最近的研究。“随着该领域的发展,我们需要确保人们认识到我们的微生物组是高度独特的。”
多年来,人类基因组研究人员一直在努力解决隐私问题。 2013 年,科学家们表明,他们可以通过将他们的 DNA 与也包含年龄、地点和姓氏的家谱数据库进行交叉引用,来指认出参与国际 1000 基因组计划的五位匿名人员。
近年来,微生物组对我们健康和行为的影响已成为热门研究课题。来自人体微生物组研究的数据往往最终会进入公共存储库,但尚不清楚微生物组在个体中是否具有足够的永久性,可以在一段时间内识别它们。
Huttenhower 的团队利用 NIH 人体微生物组项目 (HMP) 的公开可用数据,搜索从包括肠道、口腔、皮肤和阴道在内的身体部位采集的样本,寻找既对个人具有独特性又随时间推移保持稳定的微生物遗传标记的组合。(尽管 HMP 没有按姓名识别个人,但可以将参与者的第一个样本与数周或数月后捐赠的第二个样本进行比较。)
粪便样本提供了最好的微生物组特征;一个人的第一个样本与他们的第二个样本匹配的几率为 86%。相比之下,皮肤样本的准确匹配率只有大约四分之一。研究人员指出,基于单个微生物菌株的 DNA 特征在区分人们方面做得最好,远优于仅基于微生物物种的特征。
尽管如此,Huttenhower 认为,“要利用单项研究中的微生物组数据做任何事情都将是极具挑战性的”。他认为,对隐私的最大风险可能来自某人参与了两项不同的微生物组研究,而每项研究都包含不同的附加信息(如年龄和健康状况)的情况。
但微生物组也可能构成隐私风险,因为它们不可避免地会与人类 DNA 混杂在一起。尽管 NIH 为从 HMP 数据库中清除人类 DNA 付出了相当大的努力,但由加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的计算生物学家 Jonathan Allen 领导的一个团队发现,污染仍然很普遍。例如,该团队发现了被称为短串联重复序列,这些序列在个体之间往往会发生变化,并用于在法医学中进行 DNA 匹配。Allen 说,尚不清楚它们在微生物组样本中的存在是否会构成精确的 DNA 特征,但公开可用的 DNA 数据库的兴起增加了这种可能性。《基因组研究》同意发表 Allen 及其团队的论文,前提是 NIH 从其数据库中删除已知的人类序列。
根据微生物组识别某人的几率很低,但研究人员应采取合理的步骤来保护隐私,纽约基因组中心的计算遗传学家 Yaniv Erlich 说,他领导了识别 1000 基因组研究参与者的团队。德克萨斯州休斯顿贝勒医学院的生物伦理学家 Amy McGuire 说,参加 HMP 的人已被告知风险。“我不认为对此应该过早恐慌。”
过度反应可能会减缓对微生物组的理解。NIH 马里兰州贝塞斯达国家人类基因组研究所的政策主管 Laura Rodriguez 说,只要有保护措施,例如尽可能多地从 HMP 中去除人类 DNA,“我们希望将其保持在开放访问中,因为它增加了科学的价值。”
本文经许可转载,并于 2015 年 5 月 11 日首次发表。