Michael A Fischbach

肠道菌群中的某些细菌菌株能诱导强烈的抗原特异性T细胞反应。然而，目前还没有在菌株水平上对菌群诱导T细胞的特异性进行系统性分析。Nature最新发表了来自斯坦福大学Michael Fischbach团队的研究，基于前期建立的组成明确且高度复杂的合成人类肠道菌群模型（https://www.chinagut.cn/papers/read/1047719423），对该问题进行了研究，发现T细胞对共生菌的识别主要集中在广泛保守、高度表达的细菌表面抗原，这些发现为研发基于共生菌特异性免疫反应的疾病治疗方法提供了新的资源和思路。

菌群-免疫互作肠道菌群 T细胞

微生物生态学

Cell：有同样特定功能的菌株，对群落的影响可能有很大差异

肠道菌群非常复杂，研究单个菌株在群落中的作用具有挑战性。Cell最新发表了来自斯坦福大学Michael Fischbach团队的研究，基于他们前期报道的组成明确的复杂菌群（https://www.chinagut.cn/papers/read/1047719423）构建了去掉具有特定功能（占据特定生态位）的菌株的群落变体。研究显示，占据同一生态位的功能冗余的不同菌株可以在该生态位之外产生广泛影响，菌株的相互替换能以不可预测的方式在群落中产生涟漪/级联效应，从而对无关的群落表型（如特定代谢功能）产生巨大影响。

微生物生态学肠道菌群

工程菌

Science：巧妙改造皮肤菌，激活免疫助抗癌

皮肤菌群通常不会诱发炎症或感染。然而，某些皮肤共生菌，包括表皮葡萄球菌，可以诱导高度特异的适应性免疫反应。Science最新发表了斯坦福大学Michael Fischbach团队的重磅研究成果，开发了一种对表皮葡萄球菌进行遗传改造的方法，使其工程菌能表达肿瘤抗原。给小鼠皮肤局部定植这种工程菌，可以诱导肿瘤抗原特异性的T细胞，进而有效抑制局部和远端肿瘤生长，并且能与免疫治疗结合使用，对已形成的侵袭性肿瘤都有明显治疗效果。这些技术方法和发现对于其他共生菌的工程化以及研究宿主-共生菌互作，都具有重要参考价值；更重要的是，这些发现说明，利用量身定制的共生菌疗法来诱导特定的宿主免疫防御，这一思路在肿瘤等疾病的治疗方面具有很大潜力。

工程菌抗肿瘤免疫菌群-免疫互作皮肤菌群表皮葡萄球菌

gutSMASH

Nature子刊：gutSMASH助力评估肠道菌群特定代谢潜力

肠道菌群可产生数百个小分子，其中许多参与调节宿主生理机能，虽然目前已经努力鉴定代谢产物的生物合成基因，但肠道菌群的化学输出主要由初级代谢产物组成。近日，荷兰瓦赫宁根大学、美国斯坦福大学研究团队，傅静远教授和陈连民教授作为共同作者，在Nature Biotechnology发表最新研究，开发了一种新工具gutSMASH（https://github.com/victoriapascal/gutsmash），通过预测肠道微生物组中已知的和新的代谢基因簇（MGC），系统地评估肠道菌群的代谢潜力，在4240个高质量基因组中共鉴定到近2万个代谢基因簇（MGC），gutSMASH还识别到不同菌属的能量捕获机制也存在显著的差异。此外，通过人群大队列验证，发现血液/粪便的菌群衍生代谢物水平与相应代谢基因的宏基因组丰度相关性很弱。总之，该工具不仅可以预测已知功能的MGC，还可以预测可能代表进一步实验表征的良好候选者的新型 MGC，值得测试。

gutSMASH 初级代谢产物研究论文基础研究代谢基因簇

合成菌群

Cell：复杂且明确的合成人类肠道菌群模型

在小鼠中建立人类肠道微生物组模型有助于探究宿主-微生物相互作用。然而，目前的模型群落仍有较大缺陷：或是种类组成明确但结构相对简单，或是结构相对复杂但种类组成不明确，这极大的限制了人肠道微生物群模型的应用。Cell最新发表了斯坦福大学Michael Fischbach和Kerwyn Huang团队的研究论文，成功构建了一个人肠道微生物来源的、物种组成明确、结构复杂的群落hCom2。hCom2能反应人肠道微生物组的大部分生物学特性，并且该群落组成稳定，对病原体定植有很强的抵抗力，该模型或有助于对影响宿主健康的基因、微生物种类进行机制研究。未来需进一步完善该群落，包括增加细菌菌株以占据空的生态位，以及古细菌、真菌和病毒等肠道中的其它重要物种。

合成菌群肠道微生物组

饮食-菌群互作

Cell子刊：饮食不是人类代谢组个体差异的主要原因

微生物组依赖性代谢物（MDMs）在个体之间差异很大，某些毒性MDMs积累会导致不良后果，例如尿毒症MDMs（uMDMs）、苯乙酰葡萄糖胺（PAG）、对甲酚硫酸盐（PCS）和吲哚硫酸酯（IS）在肾衰竭期间累积，并与不良预后相关。有针对性的饮食干预可能减少有毒MDM的产生；然而，目前尚不清楚饮食或肠道微生物群的个体差异是不是导致MDM差异的主要原因。Cell Host and Microbe近期发表的文章，发现同质化的饮食并不能减少MDMs的个体间差异，而宿主的身份和年龄才是MDMs差异的主要原因。或许需要饮食和肠道菌群的配合性改变才能控制毒性MDMs的积累。

饮食-菌群互作同质化饮食微生物组依赖性代谢物（MDMs）

生物信息学工具

BiG-MAP：用于分析菌群中代谢基因簇丰度和表达的自动化流程

本研究讲述了 BiG-MAP，这是一种生物信息学工具，作者描述了该工具及其功能，以及使用模拟群落进行的验证。其用于分析宏基因组和宏转录组数据中基因簇的丰度和表达水平，并评估它们在不同条件下的差异丰度和表达，作者还使用口腔菌群数据集，展示了如何使用它来产生关于基因簇在介导宿主表型中的功能作用的假设。

生物信息学工具口腔菌群基因簇差异丰度

肠道菌群代谢产物

Nature：解密肠道菌群代谢物的新工具

肠道菌群可通过其产生的各种各样的代谢产物，对宿主健康造成广泛影响，但目前还缺乏高通量的研究手段，来破译菌群中特定微生物的特定代谢产物和代谢通路。Nature最新发表了斯坦福大学Justin Sonnenburg、Michael Fischbach和Dylan Dodd团队的合作研究，介绍了一种用于鉴定菌群依赖性代谢物的新工具，可用于研究肠道细菌代谢及其与宿主之间的相互作用。此外，该研究还系统性地在菌株层面揭示了肠道细菌的进化关系（系统发生）与代谢能力之间的关系，提示研究者，基于系统发生和基因组信息来推断菌株的代谢功能是有局限性的。

肠道菌群代谢产物代谢组学

肠道菌群

GutSMASH：自动识别肠道菌群中的主要代谢基因簇的网站

人类菌群中厌氧细菌衍生的初级代谢物很重要，但不存在预测负责其产生的基因簇的工具。为此，本文推出了gutSMASH。GutSMASH 可以预测 41 种不同的已知途径，包括涉及生物能量学的初级代谢基因簇 (MGC)。为了使该工具更加用户友好和易于访问，作者开发了gutSMASH网络服务器，网址https://gutsmash.bioinformatics.nl/。用户可以输入 GenBank 程序集登录名或上传 FASTA 或 GenBank 格式的基因组文件。或者，用户可以启用其他分析，以进一步了解预测的MGC。交互式 HTML 输出提供了一种用户友好的方式来浏览功能基因注释和与参考基因簇以及其他基因组中预测的基因簇的序列比较。因此，该网络服务器提供了一个简化且用户友好的界面，以分析肠道菌群的代谢潜力。

肠道菌群代谢基因簇 GutSMASH网络服务器功能基因注释数据库

皮肤菌群

Science子刊：痤疮丙酸杆菌表达抗生素，抑制葡萄球菌在人毛囊中定植

Science Translational Medicine近期发表一项研究表明，常见的皮肤共生菌Cutibacterium acnes（原名Propionibacterium acnes，即痤疮丙酸杆菌）通过产生一种新的抗生素——cutimycin，能特异性抑制葡萄球菌在毛囊中的生长定植，而不影响其它放线菌。cutimycin或者其产生菌，或能用于防治与皮肤菌群失调相关的疾病。

皮肤菌群抗生素毛囊菌群

菌群-免疫互作

上海交大：双歧杆菌或能缓解免疫治疗引起的结肠炎

免疫检查点抑制剂治疗可能引起腹泻和结肠等免疫相关副反应。先前的研究表明，双歧杆菌属可缓解CTLA-4单抗诱导的小鼠肠道炎症。来自上海交通大学的王锋团队与国外团队合作在PNAS上发表的一项最新研究，发现双歧杆菌可通过增加Treg的IL-10介导的免疫抑制功能，并促进Treg的线粒体代谢，以调控肠道菌群组成，从而缓解免疫检查点抑制剂诱发的小鼠结肠炎。

菌群-免疫互作 immune checkpoint blockade Bifidobacterium regulatory T cell microbiota

胆汁酸代谢

Nature：肠道菌胆汁酸代谢研究再获重要进展

肠道菌群可生成多种次级胆汁酸，其中含量最丰富的包括脱氧胆酸（DCA）和石胆酸（LCA），这些胆汁酸及其衍生物对于宿主生理功能和健康有重要影响。肠道中的特定细菌能通过7α-脱羟基作用将胆酸和鹅去氧胆酸分别转化为DCA和LCA，该代谢过程由编码8个基因的bai操纵子介导。此前研究主要揭示了这一途径中的氧化反应步骤机制，还原反应部分仍有待阐释。《Nature》发表的一项新研究，详细解析了7α-脱羟基途径的完整反应步骤，并通过遗传工程方法将该生物合成通路转入到原本没有7α-脱羟基作用的生孢梭菌中，并在无菌小鼠中证实了这种工程菌能产生DCA。这些工作为解析肠道菌代谢途径提供了一个范例，也为进一步研究靶向肠道细菌调控胆汁酸库的方法提供了新起点。

胆汁酸代谢 biochemistry Microbiology 细菌代谢途径肠道菌群

次级胆汁酸

Cell子刊：菌群失调诱导的次级胆汁酸缺失促进肠道炎症

胆汁酸在肠道炎症中发挥调节作用，次级胆汁酸可由肠道菌群代谢初级胆汁酸产生。Cell Host and Microbe上发表的一项最新研究，报道了在溃疡性结肠炎患者中，肠道中的次级胆汁酸水平降低，产生次级胆汁酸所需的基因及次级胆汁酸产生菌减少。在结肠炎小鼠模型中，补充次级胆汁酸可缓解肠道炎症。

次级胆汁酸次级胆汁酸肠道炎症溃疡性结肠炎菌群-免疫互作

菌群产物

Science：研究肠道菌产物对宿主影响的新利器

肠道菌群可产生大量多样化的生物活性分子，对宿主的生理活动和健康产生影响。然而由于缺乏相应的遗传操纵工具，人们一直难以深入分析特定细菌产物对宿主的影响和作用机制。比如哺乳动物肠道中常见的共生梭菌，就是一类难以进行遗传操纵的细菌。Science最新上线的一项研究报道了一种可对梭菌进行多基因敲除的方法，并通过小鼠定植实验，发现生孢梭菌产生的支链短链脂肪酸对宿主的免疫调控功能。这种方法不仅可研究梭菌等细菌产生的分子对宿主的影响，也可通过编辑特定细菌的基因组，实现对特定菌群产物的调控。

菌群产物梭菌 CRISPR-Cas9 基因编辑短链脂肪酸

胆汁酸

Nature：胆汁酸代谢产物调控Th17细胞与Treg的分化

胆汁酸可影响宿主代谢、癌症进展及先天性免疫，但其对适应性免疫细胞（如Th17细胞及Treg）的影响尚未明确。来自Nature上发表的一项最新研究，筛选鉴定出2种石胆酸代谢产物——3-oxoLCA与isoalloLCA，可分别抑制Th17细胞的分化，或促进Treg的分化。

胆汁酸 Th17细胞 Treg 石胆酸 Francis K L Chan

心血管疾病

防治动脉粥样硬化的菌群分子靶点

人体肠道菌可通过胆碱三甲胺（TMA）裂解酶途径，将饮食中的胆碱代谢为TMA，在肝脏进一步转化为氧化三甲胺（TMAO）。Circulation Research近期发表的一项研究，通过一系列菌群移植实验证实，菌群的胆碱TMA裂解酶途径中的CutC基因的存在和表达，足以增强宿主的血小板反应性和血栓形成潜力，可作为治疗动脉粥样硬化的分子靶点。事实上，此前不久Nature Medicine上的一项研究就是按照这个思路进行了临床前药物研发（http://www.mr-gut.cn/papers/read/1070811500），有兴趣的读者不妨两篇文章对照阅读。

心血管疾病 cardiovascular diseases Gastrointestinal microbiome humans Metabolism

因果

Cell：现在开始，菌群研究应聚焦因果和机制！

这是上周Cell杂志发表的一篇重量级观点文章，作者系统阐述了菌群研究所处的历史阶段，强调无论是学术还是商业机构，都应该推进菌群研究进入深入阐述因果和机制的阶段。这是重要的文献，值得每个专业人士都好好读一读。

因果机制性研究分子机制 Ana-Maria Vilcu Ana-Maria Vilcu

胃肠动力

Cell子刊：刺激胃肠蠕动的菌群代谢物，或能治疗便秘

Cell Host and Microbe上发表的一项梅奥诊所主导的最新研究，肠道菌群代谢色氨酸产生的色胺可激活结肠上皮细胞上的GPCR/5-羟色胺受体，从而增加结肠分泌，促进胃肠道转运，为治疗便秘带来启示。

胃肠动力便秘肠道菌群代谢产物色胺 G蛋白偶联受体

皮肤菌群

Nature：一文读懂皮肤菌群（必读综述）

就在刚刚过去的1月23日，我们的日报用“迄今最全总结：皮肤上的细菌、真菌和病毒们”推荐了Nature Reviews Microbiology[IF：26.819]发表的皮肤微生物组的重要综述（http://www.xunludkp.com/papers/read/1088237444），没想到3天后，Nature[IF：40.137]来了这篇！OMG，皮肤菌群在2018年要大火么？不论如何，好好看看吧！

皮肤菌群菌群-宿主互作 Skin microbiota

代谢产物

Nature：首次明确肠道特定细菌代谢特定氨基酸的产物

这是Nature杂志刚刚上线的重要文献，通过生物信息学工具，分析出梭状芽胞杆菌代谢芳香族氨基酸的代谢产物，发现其中9种可进入体循环，并行使重要的生理作用。这是针对特定细菌对氨基酸的代谢的重要基础性研究工作，对理解哺乳动物与菌群的共代谢机制具有重大意义，值得认真读一读！

代谢产物芳香族氨基酸生孢梭菌

代谢产物

Cell：肠道菌群代谢产物抑制宿主蛋白酶活性

Cell又有新的菌群文献发出！通过生物信息学分析，从肠道细菌中鉴定出非核糖体短肽合成酶的基因簇，将其中一些基因在大肠杆菌和枯草杆菌中表达，发现表达的酶释放的生物活性物质会抑制宿主的蛋白酶。这是一项重磅研究，通过生物信息学分析得到菌群里的基因信息，进而可以了解细菌的代谢产物对宿主的的影响，很了不得，这或许是菌群研究全面进入分子机制的开端之作之一。周末放毒，强烈推荐！

代谢产物短肽合成酶二肽醛生物信息学合成生物学

基因操作

Cell子刊：对肠道菌群进行基因操作，以应对肾病！

刚上线的Cell Host & Microbe上这篇文章，非常震撼，通过对肠道拟杆菌进行适当基因操作，删除色氨酸酶基因，阻止吲哚产生，进而降低硫酸吲哚酚(IS)在血浆中的浓度，延缓慢性肾病具有重要意义。这是又一项真正称得上“靶向肠道菌群治疗疾病”的研究案例，非常值得一读，强烈推荐。

基因操作尿毒症硫酸吲哚酚肾病色氨酸

信号传导

信号传导微生物通讯信号分子

小分子

Science：从人体菌群而来的小分子（综述）

经典文献分享，2015年发表在Science上关于人体菌群产生的小分子的综述，强烈推荐再次阅读。

小分子宿主-菌群互作 Morten O A Sommer Morten O A Sommer

神经递质

Cell子刊：肠道菌群的脱羧酶帮助产生神经递质

① 结合遗传学、晶体学等手段鉴定人肠道菌中2种不同脱羧酶：梭状芽胞杆菌CLOSPO_02083和活泼瘤胃球菌RUMGNA_01526 ；② 这类酶可将色氨酸脱羧形成β-芳基胺类神经递质色胺；③ 尽管这类酶在多数细菌中罕见，但至少有10%的人肠道菌群至少含有一种编码色氨酸脱羧酶的细菌；④ 色氨酸脱羧酶产物色胺促进肠上皮细胞分泌金属离子，影响肠道功能；⑤ 研究提示了一种潜在的机制，即肠道菌群可产生宿主调节化合物进而通过该机制影响宿主生理，包括行为。

神经递质色胺 β-芳基胺类色氨酸脱羧酶 Kotryna Simonyte Sjödin

抗生素

Cell：在宏基因组中寻找编码抗生素的基因簇

① 对人体菌群基因组进行系统性分析，共鉴定出3118个小分子生物合成基因簇（BGC）；② 分析752份宏基因组样品，发现用于临床试验的硫肽类抗生素的BGC，广泛分布于人类微生物群的基因组和宏基因组；③ 从阴道菌群的重要成员中纯化出硫肽类抗生素lactocillin，lactocillin对一系列革兰氏阳性阴道病原体具有抑制作用，且和其他硫肽BGC在人体细菌中表达；④ 编码小分子的BGC在人体菌群中广泛存在，且人体菌群可产生类药物分子。

抗生素药物开发硫肽类抗生素生物合成基因簇阴道细菌

饮食

Nature：饮食可快速改变肠道菌群

这是Peter J Turnbaugh和团队在2013年发表在Nature的重要研究，明确不同的饮食可以快速且重复改变人类肠道菌群，菌群的特征也很明确地指征饮食的类型。经典研究，我们首次分享，推荐关注。

饮食