过去的一年里，全球肠道领域的研究成果颇丰，取得了许多令人瞩目的进展。2024年热心肠大会之际，我们基于《热心肠日报》中收录的2023年5月以来的一年期间（2023年5月1日至2024年4月30日）发表的肠道相关领域论文，进行了多维度评选，形成了《热心肠日报》2023-2024年度榜单。
New England Journal of Medicine[IF:96.2]
① 这项前瞻性研究评估了新一代多靶点粪便DNA检测（包括DNA分子标志物和血红蛋白水平）用于结直肠癌筛查，发现其对结直肠癌和晚期癌前病变的敏感性高于现有的粪便免疫化学试验（FIT），但特异性较低；② 纳入20276名参与者，其中98人患有结直肠癌，2144人患有晚期癌前病变，6973人患有非晚期腺瘤，10961人患有非肿瘤性发现或阴性结肠镜检查结果；③ 新的检测技术对结直肠癌的敏感性为93.9%，晚期肿瘤的特异性为90.6%，对晚期癌前病变的敏感性为43.4%，非肿瘤性发现或阴性结肠镜检查的特异性为92.7%；④ 使用FIT，结直肠癌的敏感性为67.3%，晚期癌前病变的敏感性为23.3%，特异性分别为94.8%和95.7%；⑤ 与FIT相比，新的检测技术在结直肠癌和晚期癌前病变的敏感性更高，但对晚期肿瘤的特异性较低；⑥ 没有发生不良事件，表明该检测技术的安全性。
Next-Generation Multitarget Stool DNA Test for Colorectal Cancer Screening
03-14 , doi: 10.1056/NEJMoa2310336
New England Journal of Medicine[IF:96.2]
① 这项研究展示了一种基于血液的无细胞DNA（cfDNA）检测对结直肠癌筛查的有效性，为结直肠癌早期筛查提供了一种有效手段；② 在通过结肠镜检测出结直肠癌的参与者中，83.1%的人cfDNA检测呈阳性，16.9%呈阴性，这表明cfDNA检测对结直肠癌的检测敏感性为83.1%，而对于I、II或III期结直肠癌的敏感性为87.5%，对于晚期癌前病变的敏感性为13.2%；③ 在结肠镜检查中未发现任何晚期结直肠肿瘤（结直肠癌或晚期癌前病变）的参与者中，89.6%的人cfDNA血液检测呈阴性，而10.4%呈阳性，这表明对于任何晚期肿瘤的特异性为89.6%；④ 对于阴性结肠镜检查（无结直肠癌、晚期癌前病变或非晚期癌前病变）的特异性为89.9%。
A Cell-free DNA Blood-Based Test for Colorectal Cancer Screening
03-14 , doi: 10.1056/NEJMoa2304714
Nature Reviews Microbiology[IF:69.2]
① 机器学习（ML）根据结果变量的有无分为有监督和无监督两种，随机森林和主元分析是两种用在微生物分析领域的方法 ；② 随机森林和Lasso可有效准确的进行特征选择和提取，合适的ML模型需平衡其偏差和方差；③ ML分类算法的评估指标通常使用曲线下面积，ML线性回归算法的评估指标则使用估计误差；④ 交叉验证是无差别评价ML的主要方法，ML的表现需使用测试集进行验证；⑤ 留一法可准确测试ML预测模型的普遍性，且已用在菌群-结肠癌的筛选中。
Machine learning for microbiologists
2023-11-15 , doi: 10.1038/s41579-023-00984-1
Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology[IF:45.9]
① 自进入市场以来的十多年里，结肠胶囊内镜（CCE）一直受限于其功能较差（单圆顶和单摄像头）的阴影之下；② 随着院外治疗日益增长的需求，加上技术和临床质量的提高，使得CCE更广泛的使用成为可能；③ 人工智能支持的镜头分析可能会进一步提高CCE的质量，未来CCE的价格可能降低到具有竞争力的水平；④ 目前新冠大流行后的局势使我们严重缺乏合格的相关卫生专业人员，自动化和人工智能支持的CCE可能会缓解当前困境。
Current status of colon capsule endoscopy in clinical practice
2023-05-02 , doi: 10.1038/s41575-023-00783-2
Nature[IF:50.5]
① 开发反向代谢组学方法，通过合成新化合物→获得质谱图（LC-MS/MS）→搜索公共代谢组数据（MASST）→元数据分析（ReDU），揭示代谢物与表型、物种、样本类型的关联；② 对4类人体代谢物进行合成和探索，其中胆汁酸类分子的分析表明，克罗恩病中Glu、Ile/Leu、Phe、Thr、Trp和Tyr结合型胆酸升高，并在4个IBD队列中验证；③ 双歧杆菌属、梭菌属和肠球菌属等可产生某些胆汁酰胺化合物，可能通过调节T细胞的IFNγ生成和激动PXR促进肠道炎症。
Reverse metabolomics for the discovery of chemical structures from humans
2023-12-05 , doi: 10.1038/s41586-023-06906-8
Nature[IF:50.5]
① 开发了一种新的计算方法，从微生物组数据中挖掘未知（无参考）的微生物蛋白家族；② 分析近2.7万个宏基因组和宏转录组数据，鉴定出11.7亿个长度超过 35 个氨基酸的新蛋白序列；③ 对这些序列进行聚类，归为10.6万个新的蛋白家族（每个家族包含≥100个成员）（用同样方法从参考基因组中获得的蛋白家族数量是9.3万个）；④ 对这些新的蛋白家族进行了基于其分类学、栖息地、地理分布和基因邻域分布的注释，并预测了部分3D蛋白结构。
Unraveling the functional dark matter through global metagenomics
2023-10-11 , doi: 10.1038/s41586-023-06583-7
Nature[IF:50.5]
① 开发了一种可吞咽设备，能在正常消化过程中从人的特定肠道区域采样；② 收集15个健康人不同肠段240个肠道样本，多组学分析表明，肠道中的细菌、噬菌体、宿主蛋白和代谢物与粪便的有显著差异；③ 相较于粪便，肠道样本中的菌群多样性较低，特定微生物被差异性富集（优势菌），且原噬菌体诱导更为普遍；④ 宿主蛋白组和胆汁酸谱沿肠道变化，且与粪便很不同；⑤ 分析胆汁酸浓度梯度与肠菌丰度间的关联，表明特定肠菌通过去结合作用改变胆汁酸池；⑥ 肠菌介导生成的结合型胆汁酸的浓度变化模式呈现氨基酸特异性。
Profiling the human intestinal environment under physiological conditions
2023-05-10 , doi: 10.1038/s41586-023-05989-7
Nature[IF:50.5]
① 从健康人粪便中获得严格厌氧的普氏粪杆菌（Fp）菌株和一种脱硫弧菌（Dp）菌株的共培养物，二者为互养共生，Dp可利用Fp产生的乳酸生成乙酸，乙酸可供Fp生长并产生丁酸；② 采用逐步适应培养方法获得对氧气耐受的Fp菌株，将该菌株与Dp共培养，大幅提高了Fp产量，其菌剂可进行冷冻干燥、低温稳定性好，且没降低Fp的潜在有益特性；③ 在小鼠实验和人体临床试验中，含Fp和Dp的菌剂具有良好的耐受性和安全性，高剂量下受试者粪便中Dp水平升高。
Synergy and oxygen adaptation for development of next-generation probiotics
2023-08-02 , doi: 10.1038/s41586-023-06378-w
Nature[IF:50.5]
① 以益生菌EcN为底盘构建工程菌生物传感器，其编码基于重组酶的记录系统，能感应多种瞬时炎症标志物（如：NO、H2O2、连四硫酸盐、硫代硫酸盐）进而发光，并在小鼠和猪的肠道炎症模型中进行了验证；② 将上述工程菌与低功耗的定制电子读出电路（能将工程菌的光信号转换为无线信号）整合为可吞咽的细菌电子传感器胶囊（体积<1.4立方厘米），可通过智能手机等便携设备接收实时数据；③ 在活猪小肠中验证了该胶囊设备的功能。
Sub-1.4 cm3 capsule for detecting labile inflammatory biomarkers in situ
2023-07-26 , doi: 10.1038/s41586-023-06369-x
Nature[IF:50.5]
① 本研究开发了一种离体的迷你结肠模型，可用于研究结直肠癌（CRC）肿瘤发生及其环境决定因素，弥合了现有体外和体内模型之间的差距；② 通过支架引导的类器官组织工程技术，构建了具有隐窝和肠腔等生理结构的迷你结肠模型；③ 该系统可通过药物+蓝光照射，在时空层面控制致癌基因的激活，从而在体外复现CRC肿瘤发生过程，并能在单细胞分辨率下对诱导的肿瘤进行长达数周的实时追踪，而无需打破培养；④ 这些诱导的迷你结肠展现了丰富的肿瘤内和肿瘤间多样性，并复现了体内CRC的关键病理生理特征；⑤ 通过微调细胞固有和非固有参数，迷你结肠可用于鉴定致癌决定因素（如Gpx2、细菌代谢物和膳食成分）和药物研究。
Spatiotemporally resolved colorectal oncogenesis in mini-colons ex vivo
04-24 , doi: 10.1038/s41586-024-07330-2
Cell[IF:45.5]
① 开发一种用于鉴定药物-菌群关联的新计算方法PARADIGM， 用其分析接受异基因造血细胞移植（allo-HCT）癌症患者的纵向粪便菌群和用药记录数据；② 一些非抗生素药物，如泻药、止吐药和阿片类药物，与肠球菌属的相对丰度升高和菌群α-多样性降低相关；③ 用药物抗菌活性的体外测量数据检验了PARADIGM发现的药物-菌群关联；④ allo-HCT期间，菌种内的优势菌株的遗传趋同增加与抗生素相关；⑤ 药物-菌群关联可预测allo-HCT后的菌群轨迹和临床结果。
High-resolution analyses of associations between medications, microbiome, and mortality in cancer patients
2023-06-08 , doi: 10.1016/j.cell.2023.05.007
Cell[IF:45.5]
① 开发了一种高度复用的质谱平台以及Trellis方法，对＞2500个结直肠癌患者衍生类器官（PDO）和癌相关成纤维细胞（CAF）培养物进行单细胞水平的药物反应分析；② 即使对于抵抗化疗的PDO，药物对细胞周期阻断和DNA损伤的作用都较普遍，但药物诱导的凋亡则较少见且有患者特异性，与细胞的翻译后修饰信号有关；③ CAF能调节PDO可塑性，将增殖型结肠干细胞（proCSC）转变为慢周期的再生结肠干细胞（revCSC），从而在化疗中保护癌细胞。
Trellis tree-based analysis reveals stromal regulation of patient-derived organoid drug responses
2023-12-07 , doi: 10.1016/j.cell.2023.11.005
Cell[IF:45.5]
① 开发了高通量筛选平台PRESTO-Salsa，其基于mRNA条形码和NGS测序，能在96孔板单孔中评估314个GPCR的生物活性；② 用该方法筛选了GPCR组对1041种人类相关代谢物的活性，发现了新的内、外源性和微生物生成的GPCR激动剂；③ 绘制了人体5个部位菌群的435个菌株的微生物-GPCR互作图谱，揭示了菌群代谢物主要激活的GPCR类型以及菌株特异性的GPCR激动剂；④ 牙龈卟啉单胞菌分泌的蛋白酶Gingipain K通过K290位点特异性裂解作用激活CD97/ADGRE5。
Highly multiplexed bioactivity screening reveals human and microbiota metabolome-GPCRome interactions
2023-06-14 , doi: 10.1016/j.cell.2023.05.024
Science[IF:44.7]
① 开发了一种益生菌引导的CAR-T细胞（ProCAR）平台，用于实体瘤治疗；② 以大肠杆菌Nissle1917为底盘构建工程菌，其能定植于实体瘤并向肿瘤核心释放合成抗原ProTag（包含结合肿瘤胞外基质的HBD以及可被工程化CAR-T识别的GFP），从而将肿瘤标记为CAR-T细胞的攻击目标；③ 进一步构建了能共同释放趋化因子的多功能工程菌，增强CAR-T细胞对肿瘤的浸润和治疗反应；④ 在大肠癌、乳腺癌等多种小鼠肿瘤模型中证实了ProCAR的安全有效性。
Probiotic-guided CAR-T cells for solid tumor targeting
2023-10-12 , doi: 10.1126/science.add7034
Nature Methods[IF:36.1]
① 开发出可用于多组微生物组研究的偏倚校正分析微生物组组成方法2（ANCOM-BC2），允许对协变量和重复测量进行建模分析；② ANCOM-BC2既考虑样本特异性偏倚，也考虑分类单元特定偏倚，有助于控制FDR；③ ANCOM-BC2使用基于约束统计推断方法和混合定向FDR方法进行多次成对比较，通过敏感性分析过滤可能误报的差异丰度微生物；④ 通过两个数据集（干旱对土壤微生物组的影响、手术干预对炎症性肠病患者微生物组的影响）评估了ANCOM-BC2性能。
Multigroup analysis of compositions of microbiomes with covariate adjustments and repeated measures
2023-12-29 , doi: 10.1038/s41592-023-02092-7
Nature Methods[IF:36.1]
① 描述一种微生物富集法（MEM），在唾液、粪便、肠刮片和肠粘膜活检等样本上进行测试；② MEM可将宿主DNA减少1000倍以上，且对微生物群落变化影响极小，从而实现对人类肠道活检中微生物宏基因组进行高通量表征；③ 对MEM处理的人类肠道活检样本进行测序，可较好表征沿胃肠道纵向分布的高和低丰度微生物群、途径和基因；④ 通过MEM处理可直接从人类肠道活检中构建相对丰度低至1%的细菌和古菌MAGs，还可揭示某些类群的大小肠间不同的亚群结构。
Microbial-enrichment method enables high-throughput metagenomic characterization from host-rich samples
2023-10-12 , doi: 10.1038/s41592-023-02025-4
Nature Methods[IF:36.1]
① 开发出DeepMSA2，利用递推动态规划和隐马尔科夫模型算法，从海量宏基因组序列库中提取高质量多序列比对数据，并利用新开发的DMFold软件构造蛋白质复合物的三维结构；② 在特别困难的蛋白上，DMFold的精度要显著地优于AlphaFold2，并能成功预测人类蛋白质组中1934个人类蛋白的结构；③ 相比AlphaFold2，DMFold能提升蛋白质-蛋白质复合物结构预测精度；④ DeepMSA2-Multimer对蛋白质复合体结的平均模板建模分数显著高于AlphaFold2-Multimer。
Improving deep learning protein monomer and complex structure prediction using DeepMSA2 with huge metagenomics data
01-02 , doi: 10.1038/s41592-023-02130-4
Nature Methods[IF:36.1]
① 开发出一种新型测序方式mEnrich-seq，可在测序前富集宏基因组DNA中感兴趣的类群；② 该方法利用细菌DNA自然甲基化自我与非自我分化区分，选择甲基化敏感的内切酶消耗宿主和背景类群、富集目标类群；③ 与文库制备程序结合，可从人尿液和粪便样本中富集（高达117倍）致病或有益细菌，包括难以培养或低丰度物种；④ 通过对已经绘制的4601个细菌甲基组分析，约68%细菌基因组可通过至少一个限制酶进行mEnrich-seq富集，涵盖54.78%的物种。
mEnrich-seq: methylation-guided enrichment sequencing of bacterial taxa of interest from microbiome
01-04 , doi: 10.1038/s41592-023-02125-1
Nature Methods[IF:36.1]
① 采用两种策略（单覆盖和多覆盖分箱）对42个瘤胃微生物组样本进行组装和分箱，其中单覆盖法生成931个bins，多覆盖法生成1660个bins；② 多覆盖分箱中古菌比例高于单覆盖分箱，其中Patescibacteria、Endomicrobia、Saccharimonadia及96个物种等仅在多覆盖法中发现；③ 基于去冗余获得的700个物种和969个菌株，发现多覆盖法可帮助恢复被遗漏的物种和菌株；④ 单覆盖法含大量未被现有技术检测到的污染物，而多覆盖法整体表现较好，但并非完美。
A comparison of single-coverage and multi-coverage metagenomic binning reveals extensive hidden contamination
2023-06-29 , doi: 10.1038/s41592-023-01934-8
Nature Methods[IF:36.1]
① CheckM2是一种基于机器学习预测宏基因组组装基因组（MAG）完整度和污染率的改进方法；② CheckM2不依赖于谱系特异性标记集，更适合分析代表性较差或新谱系基因组，无需明确分类信息；③ 在已知完整度和污染率的模拟基因组上训练CheckM2，并应用于来自多种不同环境（土壤、肠道和海洋等）的MAG；④ CheckM2比现有方法更快、更准确，当应用于新的谱系和基因组大小减少的谱系时（如Patescibacteria和DPANN超级门），其性能优于CheckM1和BUSCO。
CheckM2: a rapid, scalable and accurate tool for assessing microbial genome quality using machine learning
2023-07-27 , doi: 10.1038/s41592-023-01940-w
Nature Methods[IF:36.1]
① 现有Mash3、FastANI等序列比较软件，难以处理大容量或低质量数据，如宏基因组组装基因组（MAGs）序列；② skani可通过稀疏近似比对估算出较准确的平均核苷酸一致性（ANI）；③ skani可快速计算MAGs间的ANI，且对于完整度低、碎片化的MAGs，其比较的精度和速度（快 >20×）均优于FastANI；④ 对超过65000个原核生物基因组的数据库，skani只需几秒即可完成查询，且运行内存6Gb；⑤ Skani可为广泛而嘈杂的宏基因组数据集开启更高分辨率的透视。
Fast and robust metagenomic sequence comparison through sparse chaining with skani
2023-09-21 , doi: 10.1038/s41592-023-02018-3
Nature Methods[IF:36.1]
① 展示了一种简单、稳健且通用的高通量单细胞测序方法（DoTA-seq），可用于研究多种微生物中的目标遗传位点；② DoTA-seq可用于微生物群落的单细胞遗传分析的多种测定；③ DoTA-seq能够同时跟踪人类和小鼠肠道微生物群落中超过10个抗生素耐药基因和质粒的普遍性和分类学关联；④ DoTA-seq为高通量单细胞测序提供了一个强大且易于获取的平台，有助于深入了解微生物群落的遗传多样性和抗生素耐药性机制。
Massively parallel single-cell sequencing of diverse microbial populations
01-17 , doi: 10.1038/s41592-023-02157-7
Nature Biotechnology[IF:33.1]
① 开发出一种直径300微米、功能高度集成的智能电子纤维，集成了微型发光器件、热传感器、微电极、微流体通道和无线控制模块等，可应用到大脑和肠道中解析脑肠互动机制；② 通过无线方式操作，在毫秒内将信号传递到大脑，进而感知和操纵不受束缚、行为正常的老鼠中大脑和肠道的神经回路；③ 使用光遗传学刺激来自肠道的迷走神经，调节小鼠脑内的中脑边缘奖赏通路，可在未受限制的小鼠中引发奖励行为，无线控制指导摄食行为的感觉上皮细胞。
Multifunctional microelectronic fibers enable wireless modulation of gut and brain neural circuits
2023-06-22 , doi: 10.1038/s41587-023-01833-5
Nature Biotechnology[IF:33.1]
① 使用定制的基于k-mer分类工具并结合最近发布的肠道病毒基因组目录，开发了用于分析人类肠道噬菌体的新工具Phanta；② Phanta能精确分析模拟和真实数据中的物种丰度，具备较高召回率，也可调整覆盖阈值提高其精确度；③ Phanta可减少错误识别、提高噬菌体检测、分类、鉴定精度，从而检测出更多的噬菌体，并能鉴定出噬菌体和细菌比例约为2:1；④ Phanta可解析队列中病毒组和细菌组间的核心差异及腺病毒，在富含病毒的宏基因组分析上表现良好。
Phage-inclusive profiling of human gut microbiomes with Phanta
2023-05-25 , doi: 10.1038/s41587-023-01799-4
Nature Biotechnology[IF:33.1]
① Stabl是一种有监督机器学习框架，将噪声注入和数据驱动的信噪比阈值集成到多变量预测建模中，识别一组稀疏、可靠的生物标志物；② 在合成数据集和五项独立的临床研究上测试，与常用的稀疏促进正则化方法相比，Stabl可提高生物标志物的稀疏性和可靠性，同时保持预测性能；③ Stabl可扩展到多组学整合任务，能够对复杂的预测模型进行生物学解释；④ Stabl提供了一个强大的机器学习管道，有望在所有组学数据中推广。
Discovery of sparse, reliable omic biomarkers with Stabl
01-02 , doi: 10.1038/s41587-023-02033-x
Nature Biotechnology[IF:33.1]
① 开发空间宿主-微生物组测序（SHM-seq），这是一种基于全测序的方法，通过修改空间组学条形码覆盖的玻璃表面，同时捕获宿主转录物和16S细菌核糖体RNA的高变区，实现直接从组织中获得组织学、宿主转录本和细菌16S序列；② 对小鼠肠道进行数据采集，使用深度学习方法进行数据映射，并检测由细胞组成和微生物所定义的空间生态位；③ 肠道细胞亚群在不同的微环境（由区域化的共生细菌所表征）表达特定的基因程序，并影响宿主-细菌的相互作用。
Spatial host–microbiome sequencing reveals niches in the mouse gut
2023-11-20 , doi: 10.1038/s41587-023-01988-1
Nature Biotechnology[IF:33.1]
① 使用16S rRNA和宏基因组学的研究通常会产生不同的结果，通常归因于PCR扩增偏差；② 构建了一个名为Greengenes2的新参考数据库，可比较组合和统一来自16S rRNA或宏基因组测序的微生物组数据；③ 与SILVA相比，Greengenes2的系统发育覆盖率远大于过去的资源（如Greengenes和GTDB等）；④ 从相同人类微生物组样本中获得了16S和宏基因组测序数据，发现Greengenes2有助于标准化测序技术，两者均显示出高度相关的多样性评估、分类概况和效应大小。
Greengenes2 unifies microbial data in a single reference tree
2023-07-27 , doi: 10.1038/s41587-023-01845-1
Nature Biotechnology[IF:33.1]
① 开发出基于测序的空间宏转录组学（SmT），利用16S/18S/ITS/poly-d（T）多模式阵列，同时对组织内宿主的转录组和细菌、真菌进行表征，分辨率在55μm；② 将SmT应用在室外种植的拟南芥叶片中，发现了组织水平上的细菌和真菌热点；③ 通过网络分析，可研究微生物界间和界内的空间相互作用，以及宿主对微生物热点的反应，即将宿主叶片局部的基因表达变化与局部微生物群落的大小和组成联系起来。
Spatial metatranscriptomics resolves host–bacteria–fungi interactomes
2023-11-20 , doi: 10.1038/s41587-023-01979-2
Nature Biotechnology[IF:33.1]
① MetaMDBG是基于MDBG用于PacBio HiFi读取的宏基因组组装程序，其速度比目前工具快1.5-12倍，且只需1/10-1/30内存；② 在装配前使用读数矫正，后期可获得更高质量的MAGs；③ MetaMDBG将最小化空间中的广义Bruijn图组装与最小化序列的迭代组装结合，以解决基因组覆盖深度的变化，并采用基于丰度的过滤策略简化菌株复杂性；④ 对于复杂群落，获得的高质量环状原核生物MAGs是现有方法的两倍，并且具有更好的病毒和质粒回收率。
High-quality metagenome assembly from long accurate reads with metaMDBG
01-02 , doi: 10.1038/s41587-023-01983-6
Nature Biotechnology[IF:33.1]
① 通过在大众商业视频游戏《无主之地》中内置公众科学小游戏《无主之地科学》（BLS），利用游戏玩家的力量进行肠道细菌16S核苷酸序列的亲缘比对，以改善微生物系统发育研究；② 自2020年4月7日发布以来，超过400万玩家解决了1.35亿个科学谜题，这些谜题涉及对人类微生物组研究中获得的100万个16S rRNA序列进行多重序列比对；③ 基于玩家的比对结果满足输出高质量的多重序列比对结果，相较目前其他算法改善了树结构、从头的系统发育估计、UniFrac效应大小和16S rRNA 结构支持；④ BLS相较之前的公众科学游戏表现出不依赖于专家游戏玩家贡献，删除10%的最活跃玩家数据仅降低了14%的结果表现。
Improving microbial phylogeny with citizen science within a mass-market video game
04-15 , doi: 10.1038/s41587-024-02175-6
Cell[IF:45.5]
① 开发了高通量筛选平台PRESTO-Salsa，其基于mRNA条形码和NGS测序，能在96孔板单孔中评估314个GPCR的生物活性；② 用该方法筛选了GPCR组对1041种人类相关代谢物的活性，发现了新的内、外源性和微生物生成的GPCR激动剂；③ 绘制了人体5个部位菌群的435个菌株的微生物-GPCR互作图谱，揭示了菌群代谢物主要激活的GPCR类型以及菌株特异性的GPCR激动剂；④ 牙龈卟啉单胞菌分泌的蛋白酶Gingipain K通过K290位点特异性裂解作用激活CD97/ADGRE5。
Highly multiplexed bioactivity screening reveals human and microbiota metabolome-GPCRome interactions
2023-06-14 , doi: 10.1016/j.cell.2023.05.024
Nature Photonics[IF:32.3]
① 基于单薄多模光纤（MMF）开发了一种具有亚细胞分辨率的体内光场编码成像，称空间频率跟踪自适应信标光场编码 (STABLE) 内窥镜；② 空间频率信标跟踪可提供高达1kHz的无序跟踪频率，从而确保在光纤弯曲和各种工作条件下，实现长距离多模光纤MMF稳定成像；③ 将全矢量调制和荧光发射差异相结合，可提高成像信噪比，实现250nm亚衍射分辨率；④ 在白光内窥镜中整合空间频率跟踪自适应信标光场编码 ，可在支气管模型中演示跨尺度成像和体内成像。
Single multimode fibre for in vivo light-field-encoded endoscopic imaging
2023-07-03 , doi: 10.1038/s41566-023-01240-x
Science Bulletin[IF:18.8]
① 通过模仿遗传学研究中的双胞胎研究，开发出VTwins工具通过将原始队列转化为具有不同表型但分类特征匹配的“双胞胎”样本的配对队列来消除混杂效应；② VTwins在识别致病特征的敏感性方面优于传统方法，通过模拟和经验数据测试发现只需减少10倍的样本量就可回忆起与疾病相关的微生物或途径；③ 与其他16种软件的基准测试进一步验证，发现VTwins在宏基因组研究中处理高维组成数据集和挖掘因果关系的能力和适用性较好。
VTwins: inferring causative microbial features from metagenomic data of limited samples
2023-10-28 , doi: 10.1016/j.scib.2023.10.024
Science Bulletin[IF:18.8]
① 构建一个综合且用户友好型乳酸菌基因组数据库（iLABdb），为研究人员和产业界提供一个方便且集中的平台来访问和利用乳酸菌基因组信息；② iLABdb共包含62900个非冗余乳酸菌基因组（67.3%是分离株，32.7%是MAGs），其主要来源是人类（57.7%）和食物（18.2%）；③ iLABdb收集并验证了1054项临床益生菌干预研究，以促进科学循证和医学研究；④ iLABdb还开发了一系列用户友好的Web界面，允许用户快速浏览、可视化、访问及提交乳酸菌基因组信息。
The iLABdb: a web-based integrated lactic acid bacteria database
2023-09-12 , doi: 10.1016/j.scib.2023.09.016
Science Translational Medicine[IF:15.8]
① 内镜检查是筛查早期食管鳞状细胞癌（ESCC）的首选方式，但因ESCC形态学变化细微，其早期识别存在较大障碍，温州医科大学附属台州医院毛鑫礼、叶丽萍及武汉大学人民医院于红刚团队开发了一种基于深度卷积神经网络（CNN）的AI模型，助力内窥镜检查；② 临床研究纳入了3117名50岁以上患者，随机分为辅助内镜检查组和无辅助内镜检查组，统计其早期、高危食管病变（HrELs）的检出率；③ 结果显示辅助检查组检出率（1.8%）显著高于对照组（0.9%），检出率是对照组的两倍；④ 辅助内镜检查系统在检测HrELs方面的敏感性、特异性和准确性分别为89.7%、98.5%和98.2%；⑤ 研究期间未发生不良事件，表明该系统在临床实践中安全有效，深度学习辅助的内镜检测技术有望成为食管癌筛查的有用工具，增强早期诊断和治疗。
Deep learning assists detection of esophageal cancer and precursor lesions in a prospective, randomized controlled study
04-17 , doi: 10.1126/scitranslmed.adk5395
ACS Nano[IF:15.8]
① 中山大学黄佳国、南京邮电大学谢晨和范曲立作为共同通讯在ACS Nano发表最新研究，报道了一个半花菁支架（HBCs）库，其发射光谱可调至NIR-II窗口（715-1188 nm），并且其荧光结构适合构建可激活探针；② 具有1088 nm峰值发射的代表性探针HBC4在组织穿透深度方面优于NIRF-I半花菁HC1，HBC4能够清晰地识别活体小鼠的肠道，但HC1无法实现；③ 可激活的炎症报告因子（AIR-PE）通过将HBC4支架和盐酸盐（HClO）响应部分与炎症相关转运蛋白PepT1靶向三肽结合，并封装到PLGA和甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物中，用于pH触发的结肠特异性释放；④ 经口灌胃至IBD小鼠后，AIR-PE在结肠积聚释放AIR-，与激发的中性粒细胞和巨噬细胞反应生成升高的ClO-，在炎症区域释放NIRF-II信号，实现IBD的实时无创诊断和监测。
Molecular Engineering of Activatable NIR-II Hemicyanine Reporters for Early Diagnosis and Prognostic Assessment of Inflammatory Bowel Disease
03-04 , doi: 10.1021/acsnano.3c13105
Nature Communications[IF:14.7]
① 开发出一种基于液滴的高通量单微生物RNA-seq测定法（smRandom-seq），通过随机引物原位产生cDNA，利用液滴进行单微生物条形码编码，并使用基于CRISPR的rRNA去除法进行mRNA富集；② smRandom-seq具有条形码效率高、物种特异性高（99%）、交叉污染小（1.6%）和自动化能力强等特点；③ smRandom-seq可用于捕捉数千个大肠杆菌个体的转录组变化，并发现一些抗生素抗性亚群，这些亚群在抗生素胁迫下表现出不同SOS反应和代谢途径基因表达模式。
Droplet-based high-throughput single microbe RNA sequencing by smRandom-seq
2023-08-23 , doi: 10.1038/s41467-023-40137-9
Nature Communications[IF:14.7]
① 南京邮电大学汪联辉、丁显光团队联合国外实验室开发了一种名为iMASSAGE的微型无线生物电子系统，通过机械刺激巨噬细胞增强其产生外泌体，以调节肠道菌群并改善炎症；② 该系统利用无线电子技术和响应性水凝胶对巨噬细胞施加机械力，从而激发其产生高达正常水平20倍的治疗性外泌体；③ 与对照组相比，iMASSAGE治疗可有效调节肠道菌群失调，并改善IBD小鼠的结肠炎症；④ 远程无线控制可提供更大的便携性，并降低由外部引线导致开放性伤口引起的感染；⑤ 作为一种可控的外泌体生产平台，iMASSAGE具有治疗各种疾病的潜力。
Mechanoelectronic stimulation of autologous extracellular vesicle biosynthesis implant for gut microbiota modulation
04-18 , doi: 10.1038/s41467-024-47710-w
Nature Communications[IF:14.7]
① 中山大学肿瘤防治中心的徐瑞华、王峰、赵齐作为共同通讯在Nature Communications发表最新研究，开发出一种机器学习模型和工具GCAP，用于预测肿瘤基因组中的ecDNA扩增及其相关基因；② ecDNA扩增与微卫星不稳定性（MSI）间存在普遍的互斥模式；③ 在1015名CRC患者队列中，ecDNA扩增被确定为风险因素，并有助于细化基因组亚型；④ 四项临床试验数据表明，ecDNA扩增可作为胃肠癌免疫检查点阻断疗法的重要生物标志物，链接了ecDNA扩增与免疫治疗干预效果的临床证据。
Machine learning-based extrachromosomal DNA identification in large-scale cohorts reveals its clinical implications in cancer
02-19 , doi: 10.1038/s41467-024-45479-6
Nature Communications[IF:14.7]
① 复杂群落的外来细菌定植结局取决于复杂的种间相互作用，其中很多暂未被揭示，中国科学院深圳先进技术研究院戴磊、哈佛大学医学院刘洋彧与团队发表研究，基于数据驱动预测外来细菌的定植结局；② 通过使用复杂人类肠道菌群中前100名细菌的丰度信息，推断基线物种组成和定植结局之间的映射关系，并基于合成数据的系统验证，发现机器学习模型不仅能预测外源物种的二元定植结果，还能预测外来物种的稳态丰度；③ 在数百个来源于人粪便体外菌群中对屎肠球菌和Akk菌进行定殖实验验证，定植结果接近预测结果；④ 整体来说，基线群落物种多样性与定植抗性正相关，但大多数共生物种对外来物种的定殖影响较弱，强相互作用物种能显著改变定植结局，如屎肠球菌抑制粪肠球菌的定植。
Data-driven prediction of colonization outcomes for complex microbial communities
03-16 , doi: 10.1038/s41467-024-46766-y
