Multiple sclerosis (MS) is an autoimmune condition associated with dysbiosis in the bacterial element of microbiome, yet limited information exists regarding dysbiosis in the virome. In this study, we examined the virome in 20 relapsing-remitting MS (RRMS) patients and 22 healthy controls (HC). We extracted virus-like particles (VLP) genomic DNA through sequential filtration, followed by deep metagenomic sequencing approaches with and without multiple displacement amplification (MDA). We found significantly lower diversity in the gut virome of RRMS patients relative to HC, consistent across both sequencing methods. MDA method identified reduced relative abundance of Microviridae and Myoviridae bacteriophage, and eukaryotic virus such as Herpesviridae and Phycodnaviridae in RRMS patients compared to HC. Non-MDA methods showed reduction in relative abundance of Siphoviridae bacteriophage and eukaryotic viruses such as Ackermannviridae, Demerecviridae, Dicistroviridae, Herelleviridae, Mesnidovirineae in RRMS patients. Cluster analysis revealed that the whole virome family was dominated by Podoviridae and Siphoviridae clusters. Comparing dietary metadata between these clusters, RRMS patients in the Siphoviridae-dominated Cluster B showed significantly higher consumption of refined grains and salad dressings compared to those in the Podoviridae-dominated Cluster A. Correlation analysis between gut viruses and bacteria demonstrated that Siphoviridae exhibited positive correlations with many different bacterial genera. Conversely, Microviridae displayed negative correlations with many different bacterial genera. These findings underscore the alterations in viral diversity and taxonomic composition of the gut virome in RRMS patients. Our study represents the first step in understanding the gut virome in MS patients, providing a groundwork for future research on the role of the gut virome in the context of MS. Keywords: RRMS, MDA, VLP, Virome

Abstract Background Despite serious health and social consequences, effective intervention strategies for habitual alcohol binge drinking are lacking. The development of novel therapeutic and preventative approaches is highly desirable. Accumulating evidence in the past several years has established associations between the gut microbiome and microbial metabolites with drinking behavior, but druggable targets and their underlying mechanism of action are understudied. Results Here, using a drink-in-the-dark mouse model, we identified a microbiome metabolite-based novel treatment (sodium valerate) that can reduce excessive alcohol drinking. Sodium valerate is a sodium salt of valeric acid short-chain fatty acid with a similar structure as γ-aminobutyric acid (GABA). Ten days of oral sodium valerate supplementation attenuates excessive alcohol drinking by 40%, reduces blood ethanol concentration by 53%, and improves anxiety-like or approach-avoidance behavior in male mice, without affecting overall food and water intake. Mechanistically, sodium valerate supplementation increases GABA levels across stool, blood, and amygdala. It also significantly increases H4 acetylation in the amygdala of mice. Transcriptomics analysis of the amygdala revealed that sodium valerate supplementation led to changes in gene expression associated with functional pathways including potassium voltage-gated channels, inflammation, glutamate degradation, L-DOPA degradation, and psychological behaviors. 16S microbiome profiling showed that sodium valerate supplementation shifts the gut microbiome composition and decreases microbiome-derived neuroactive compounds through GABA degradation in the gut microbiome. Conclusion Our findings suggest that sodium valerate holds promise as an innovative therapeutic avenue for the reduction of habitual binge drinking, potentially through multifaceted mechanisms.