菌株水平

共生菌群对人体健康有不可忽视的作用。很多因素都可影响菌群构成，人与人之间的关系和互动在多大程度上影响微生物的传播和个体的菌群组成，目前尚缺乏大规模的系统性研究分析。Nature最新发表了来自意大利特伦托大学Nicola Segata团队的研究，对全球不同地区人群的近万个肠道和口腔宏基因组数据进行综合分析，揭示了母婴间、同居者间和人群内的菌株传播模式，表明共同生活和长期密切接触是促进人与人之间菌株传播的主要驱动力，而口腔菌的水平传播明显多于肠道菌。作者认为这些发现再次提示，由特定致病共生菌和菌群失调驱动的疾病——如肥胖、糖尿病和某些癌症等传统意义上的“非传染性疾病”，是可能通过微生物传播而在人与人之间发生“传染”的。

菌群传播肠道菌群口腔菌群母婴菌群传递菌株水平

单细胞宏基因组学

Nature子刊：CAMMiQ可用于识别和量化宏基因组数据中不同基因组

从高通量测序数据中计算识别和量化不同微生物对于我们了解人类健康至关重要，现有计算方法无法很好地平衡精确度和计算速率之间的问题。近日，印第安纳大学研究人员在Nature Communications发表最新研究，开发了一种组合优化框架（CAMMiQ），通过灵活处理子串/k-mers长度，用于识别和量化宏基因组数据集中的不同基因组，CAMMiQ可利用更高比例的reads，能更准确识别亚种/菌株水平的基因组。此外，CAMMiQ在实际基因组分类和量化方法中提供了比现有方法更好的灵敏度和特异性，值得关注和尝试。

单细胞宏基因组学菌株水平研究论文基础研究

噬菌体疗法

Cell：用噬菌体组合治疗肠道炎症

炎症性肠病（IBD）与肠道菌群有关，此前研究显示，一些致病共生菌（如AIEC、屎肠球菌、产肠毒素的脆弱拟杆菌和多重耐药的肺炎克雷伯菌（Kp）等）在遗传易感个体中具有促IBD的作用。精准地靶向清除这类致病共生菌，是改善IBD的潜在策略。Cell最新发表了以色列魏茨曼科学研究所Eran Elinav团队的一项研究，通过相关性分析和因果性验证，鉴定出一组可促进IBD的Kp菌株，并进一步开发了靶向这些致病Kp菌株的组合噬菌体疗法，分别在小鼠模型和人体试验中检验了其有效性和安全/可行性。该研究为研发靶向胃肠道致病共生菌以改善相关疾病的口服组合噬菌体疗法，提供了一个范式。

噬菌体疗法炎症性肠病肠道菌群肺炎克雷伯菌致病共生菌

肠道细菌演化

Nature：肠菌可在宿主内演化出致病的移位能力

随着时间的推移，我们肠道中定植的共生微生物也在不断地适应和演变。耶鲁大学Noah Palm团队在Nature发表的最新研究中提出一种假说，认为共生肠菌在宿主内的演化可能会影响其致病倾向。他们以一种致病共生菌——鹑鸡肠球菌为模型对这一假说进行了检验，该菌能在易感小鼠中移位至肝脏等组织器官，从而引发自身免疫病。通过分析小鼠粪便和肝脏中的分离菌发现，这种菌可在宿主内自发地发生趋异演化，产生适应肠腔或肠黏膜的不同谱系。其中，适应肠黏膜的菌株具有侵入性和致病特性特征，包括移位至肝脏、免疫逃逸和引发炎症；相比之下，适应肠腔的菌株则比较“良民”（且可能更具传播性）。总之，该研究在菌株水平和时间尺度上，为理解微生物相关疾病的发生发展提供了一个崭新的视角，在一定程度上可以解释菌群驱动的疾病中存在的“随机性”和年龄相关性。

肠道细菌演化 Autoimmunity Bacterial evolution chronic inflammation experimental evolution

宏基因组

王军+宋默识Nature子刊：二代+三代测序，深挖人类肠道菌群

中科院微生物所王军团队和中科院动物所宋默识团队合作，在Nature Communications发表文章，报道了一种新方法，结合短读长的二代测序（Illumina）和长读长的三代测序（纳米孔）数据进行宏基因组分析，深入挖掘了人类肠道微生物组的基因结构变异、原噬菌体和CRISPR间隔元件，在菌株水平上揭示了肠菌功能差异以及与宿主代谢组和表型的关系。

宏基因组三代测序牛津纳米孔测序菌株水平肠道菌群

微生物单细胞测序

Science：微生物高通量单细胞测序，助力在菌株水平上解析肠道菌群

肠道菌群是复杂的微生物群落，典型的人肠道菌群可包含数百个微生物物种，而每个物种中又可能包含多个有功能差异的菌株。然而，在菌株水平上开展大规模的肠道菌群研究，目前在方法学上仍存在挑战。为了克服这一困难，哈佛大学David Weitz团队与麻省理工学院Eric Alm团队合作，开发了一种新的微生物高通量单细胞测序方法Microbe-seq，无需培养即可从复杂群落中获得大量的单个微生物基因组信息，解析出菌株分辨率的高质量微生物基因组，并以人肠道菌群分析为例展示了该方法在菌群研究领域中的巨大潜力。相关论文已于Science发表，郑文山博士和赵诗杰博士是共通第一作者。相信随着方法学的不断突破，人们对于菌群的研究和认知也将被拓展到新的高度。

微生物单细胞测序肠道菌群菌株水平

菌群传递

郑浩+翟一凡：在菌株水平揭示熊蜂肠道菌群的社会性传递规律

熊蜂是一种重要的授粉昆虫，在自然生态和农业生产中具有重要作用。熊蜂与蜜蜂都是社会性昆虫，都有相似的肠道菌组成，但两种蜂群的生命周期很不一样。熊蜂蜂巢多为一年生，且由单个蜂王建立，其肠道菌群的发育和传播规律尚待深入解析。中国农业大学郑浩和山东省农科院翟一凡作为共同通讯作者，近期在Microbiome发表研究，通过宏基因组学分析，在菌株层面阐明了熊蜂的肠道菌群的垂直传递模式，揭示了社会性差异对熊蜂和蜜蜂肠道菌群的影响。并构建了蜂类肠道菌基因组数据库，可用于未来进一步研究。该研究也表明，熊蜂也可作为新型模式生物，用于研究肠道菌群传递及其与宿主的互作机制等问题。我们特别对该研究的共同通讯作者郑浩教授进行了专访（见“延伸阅读”），以飨读者。

菌群传递熊蜂肠道菌群垂直传递菌株水平

单细胞基因组学

通过单细胞基因组学和宏基因组学的整合框架从人类菌群中恢复菌株水平的基因组

在这项研究中，作者开发了一个单细胞基因组学和宏基因组学集成框架 (SMAGLinker)，可以一次性从菌群中恢复多个菌株的高质量（HQ）基因组。作者使用微流体技术辅助方法来获得大量用于引导分箱的单细胞扩增基因组（SAGs）,利用SMAGLinker检测模拟群落和人类菌群样本，以比较传统宏基因组学和单细胞(sc)-宏基因组学之间的序列准确性和 HQ 基因组数量。作者还应用 sc-宏基因组学来获取菌株水平的基因组，并验证宿主-质粒关联以及源自宏基因组分箱中多个不同物种的聚合序列的存在。SMAGLinker 可在 https://github.com/kojiari/smaglinker 获得。

单细胞基因组学菌株水平宏基因组学分箱

抗生素

在菌株层面揭示人肠道微生物组对抗生素治疗的生态和进化反应

Genome Research近期发表的研究，从生态和进化的角度，在菌株层面揭示了人肠道菌群在抗生素治疗期间的变化，表明菌群的生态弹性可延伸到物种以下的遗传层面上。

抗生素肠道微生物组微生物生态学菌株水平

iGDA

Nature子刊：三代测序重构菌株水平宏基因组序列的计算框架iGDA

该研究提出了首个利用三代测序重构菌株水平宏基因组序列的计算框架iGDA。iGDA能够准确检测并定相（phasing）频率仅为0.2%的单碱基突变，而且能从三代宏基因组测序数据中有效区分序列差异仅为0.011%的菌株并重构其序列。该研究为在菌株水平进行更高分辨率的宏基因组研究做出了基础性的贡献。

iGDA 单碱基突变菌株水平三代测序最大条件突变率

口腔菌群

环境和遗传，谁对口腔菌群的影响更大？

目前对影响口腔微生物群建立的因素尚不清楚。以往对同卵双胞胎和异卵双胞胎的比较研究表明，宿主遗传学在其中起着一定作用。然而，所有的双胞胎都有来自于父母的相同的一部分基因组，所以这个模型对于研究父母-孩子间口腔菌群传递的帮助作用不大。Microbiome发表的研究，通过比较生物学母亲-孩子和养母-孩子的口腔微生物群，发现宿主遗传机制在人类中是普遍共享的，因为遗传亲缘关系对微生物传播的保真度没有影响。相反，日常接触和共享的环境是微生物传播的驱动因素，这些因素的独特组合最终形成高度个性化的人类口腔微生物群。

口腔菌群宿主遗传菌株水平人类

菌群-免疫互作

Cell子刊：卵形拟杆菌调节肠道IgA水平

粪便IgA产生依赖于肠道菌群的定植，但尚不清楚具体是哪些菌株驱动了肠道IgA生成。Cell Host & Microbe近期发表的一项研究，通过单一定植实验，评估了一系列人肠道细菌诱导小鼠产生IgA的能力。该研究表明，不同的卵形拟杆菌（Bacteroides ovatus）菌株诱导大肠产生IgA的能力存在很大差异，具有高IgA诱导力的混合菌株可赋予小鼠高IgA表型。这些发现强调了在菌株水平研究肠道共生菌调节宿主粘膜免疫的重要性，为研究基于肠道菌群的免疫调控策略带来启示。

菌群-免疫互作 immunoglobulin A Gut microbiota Bacteroides ovatus strains

呼吸道菌群

国内团队：微流体芯片+全基因组扩增，助力呼吸道菌群分析

目前对呼吸道疾病中起重要致病作用的微生物群落的分类和基因功能尚不清楚，其中一个关键原因是呼吸道样本中宿主细胞/DNA的严重污染，阻碍了后续微生物基因组测序。mSystems发表的来自北京基因组研究所康禹+北京大学人民医院高占成团队的文章，描述了一种微生物样品收集和扩增的新方法(简称为MEEA)，先用微生物富集微流体装置大量富集微生物，然后在大量液滴中进行的DNA扩增，制备呼吸道微生物测序样品。在模拟样本和临床痰液样本的检测中，这种方法能有效地去除宿主细胞，扩增微生物基因组，且微生物之间没有明显的偏差，并且能分析到菌株水平，可更有效地发现前噬菌体以及对病原菌优势株进行更加全面地分析。MEEA在研究呼吸道微生物结构中具有广阔的应用前景。

呼吸道菌群宏基因组微流体富集菌株水平微流体芯片

丰度

Bioinformatics：实现亚菌株水平的宏基因组分析新法

关于更精准分辨菌群物种（达到亚菌株水平）的生物信息方法学文章一篇，特别推荐！

丰度菌株水平宏基因组数据 Tal Capucha Noam Koren

银屑病

NPJBM：研究牛皮癣相关皮肤菌群，分析到菌株水平很必要！

银屑病皮肤菌群菌株水平 Morten O A Sommer Dan I Andersson

种内多样性

FM：菌株水平研究，蜜蜂是理想动物模型（综述）

与脊椎动物不同的是，蜜蜂的肠道菌群非常一致，核心菌群中只包含了8种细菌，这为从菌株水平分析菌群提供了理想的条件，而细菌种内的多样性，也就是菌株水平的分析很关键，为此，用蜜蜂来研究菌株，很理想。

种内多样性菌株水平蜜蜂 Line Matthiessen Line Matthiessen

口腔菌群

Nature Reviews：如何精确鉴定口腔菌群的种和株？

Nature Reviews Microbiology简要介绍鉴定口腔菌群种和株的文章，值得读一读。

口腔菌群菌株水平奈瑟氏菌

小鼠肠道细菌集合平台

Nature子刊：集合已知的小鼠肠道菌株，能对比分析出啥？

小鼠肠道细菌集合平台菌株水平 Luca Borrelli Alessandro Fioretti

共生微生物

FM：菌群中哪些菌株是可传播的？

① 人体内的共生微生物可在人与人及人与环境之间传播； ② 本综述关注以下几个相关问题：哪些微生物是可传播的，传播的机制是什么，最容易在哪些生物体之间传播？ ③ 并着重介绍了从原始宏基因组数据中获得菌株水平信息的最新研究； ④ 以及如何用研究病原体传播的模型来研究共生微生物的传播。

共生微生物传播机制菌株水平宏基因组

菌株水平分析

赵立平：菌株水平分析，了解菌群与疾病关系的正道

啥也不说了，赵立平老师经常在咱们群里说的菌株水平分析，现在他写的系统性论述出来了，快传播分享并学习吧！

菌株水平分析宏基因组代谢组基因组草图多组学分析

尿路致病性大肠杆菌

Cell Reports：菌株水平研究的新方法

新方法，又可以在宏基因组数据中分析出新结果。

尿路致病性大肠杆菌坏死性小肠结肠炎早产婴儿宏基因组测序菌株水平

宏基因组数据分析

Cell：人肠道菌群中菌株水平的拷贝数差异

① 开发一种新的基于shotgun宏基因组数据的细菌种内拷贝数变异分析方法； ② 可分析出肠道菌群菌株水平的基因拷贝数变异； ③ 拷贝数变异在肠道细菌中十分常见； ④ 拷贝数变异大多数与环境相关的功能有关，且常常与疾病相关； ⑤ 通过菌株水平的种群结构鉴定出已知与未知的菌株。

宏基因组数据分析基因拷贝数菌株水平菌株差异性拷贝数变异