宏基因组测序

虽然在饲料中禁用抗生素后，抗生素替代品被广泛用于畜禽养殖业，但它们对这些食用动物粪便中抗生素抗性基因（ARGs）的干预作用尚不清楚。近日，华中农业大学周忠新及团队在Journal of Hazardous Materials发表最新研究，通过宏基因组测序和荧光定量PCR评估低聚果糖（FOS）和黄芪多糖（APS）作为中国典型的抗生素替代品对蛋鸡粪便中ARG的影响，揭示了在饲料中禁用抗生素后，抗生素替代品在控制畜禽养殖细菌耐药性方面存在的缺陷，需要更多的策略来控制特殊环境下食用动物粪便中核心ARGs和MGEs的污染和风险，值得关注。

抗生素替代品畜禽养殖研究论文基础研究低聚果糖

肾结石

多部位微生物群改变是肾结石形成的标志?

对肾结石病 (KSD) 中微生物群参与的调查主要集中在肠道细菌潜在的草酸盐处理能力以及与抗生素暴露的相关性增强。近日，西安大略大学研究人员在Microbiome发表最新研究，通过比较83名结石患者和30名健康对照的口腔、尿液和粪便微生物群，发现患者存在多部位微生物群失调现象，其变化可能由有害环境因素导致，值得关注。

肾结石菌群失调研究论文基础研究宏基因组测序

地中海饮食

地中海饮食可改善IBS患者胃肠道和心理症状？

饮食是治疗肠易激综合征的基础，然而，有些方法并不适合有心理症状的个体。近日，迪肯大学研究人员在Alimentary Pharmacology and Therapeutics发表最新研究，评估了地中海饮食对肠易激综合征的可行性及其对胃肠道和心理症状的影响。发现地中海饮食可改善IBS患者胃肠道和心理症状，值得关注。

地中海饮食肠易激综合征（IBS）研究论文基础研究焦虑

皮肤微生物

母婴皮肤微生物组新突破

本研究通过对母婴皮肤微生物的深度测序，在一定程度上揭示了婴儿皮肤微生物的特征，对未来皮肤微生物组学研究、母婴健康干预研究均具有重要的意义。

皮肤微生物研究论文婴儿母亲菌群

抗生素耐药基因

iMeta：猪场的日常职业暴露改变了人的皮肤菌群和耐药组

虽然皮肤是抗生素耐药基因(ARGs)和抗生素耐药菌(ARB)的重要储存库，但两者在畜牧业环境和人类皮肤之间的传播机制尚不清楚。本文设计了一项包含猪场工人和学生两种队列的研究，结果显示，携带ARGs的微生物在猪场环境和工人皮肤之间的传播，并有可能以农场工人为媒介向社区中的人群传播。

抗生素耐药基因抗生素耐药菌猪场环境人体皮肤菌群宏基因组测序

Lectin-Seq

Science子刊：用于表征凝集素与微生物互作的方法—Lectin-Seq

凝集素是一种可溶性的碳水化合物结合蛋白，可区分细胞表面多糖，并特异地结合相关的菌株。先前遗传模型表明，凝集素在调节肠道微生物群中起着重要作用。然而，人类凝集素在宿主-共栖微生物群落中的作用尚未阐明。近日，麻省理工学院研究人员在Science Advances发表最新研究，开发出一种Lectin-Seq方法，用于表征凝集素与微生物相互作用，性能较好，值得关注。

Lectin-Seq 凝集素研究论文基础研究方法工具

肠道真菌

Nature子刊：肺癌患者肠道中念珠菌扩张或与乳酸有关？

念珠菌在人体肠道中过度生长被认为是侵袭性念珠菌病的先决条件，肠道细菌群能否促进或限制念珠菌的过度生长，仍需进一步解析。近日，莱布尼兹天然产物研究和感染生物学研究所研究人员在Nature Communications发表最新研究，通过宏基因组学数据和体外竞争实验揭示了与念珠菌水平相关的强大细菌组特征。即在低氧条件下，由于SCFAs产生菌的减少，念珠菌可将肠道中额外的乳酸作为碳源而获得竞争优势，值得关注。

肠道真菌乳酸研究论文基础研究宏基因组测序

真菌组

一文读懂真菌和癌症间的关联（综述）

微生物组可能影响癌症的发展、进展和治疗反应，但其真菌成分在这方面的研究仍不够充分。近日，德国癌症研究中心研究人员在Gut发表最新综述，强调了共生真菌和致病真菌可能参与癌症发生和发展，系统地论述了真菌影响肿瘤生物学的可能机制以及真菌作为治疗标志物的潜在前景。还展望未来能有更多研究解开真菌、细菌和宿主之间复杂的相互作用，值得关注。

真菌组癌症综述基础研究肠道菌群

口腔菌群

徐振江+游月华等：新方法助力区分复杂样本中的活/死菌

PMA处理是少数几种与宏基因组测序能兼容的方法之一，可用于表征活的/完整的微生物群。然而，其在唾液和粪便等复杂群落中的有效性仍存在争议，目前还缺乏一种有效的方法来消除人类微生物组样本中的宿主和死细DNA。近日，南昌大学徐振江、南方医科大学游月华及团队在mSystems发表最新研究，建立了一种渗透压裂解结合PMAxx的方法，可有效区分简单合成群落和复杂人类微生物群落中的活菌和死菌，值得关注。

口腔菌群活菌研究论文基础研究 PMA处理

乳双歧杆菌Probio-M8

张和平等Microbiome：母乳源益生菌Probio-M8可通过哺乳经口腔/肠道-乳腺轴垂直传递到婴儿肠道

以往大多数试图证明母婴间菌群传递现象的研究都是观察性，仅在属/种水平分辨率下进行，并且完全依赖于非培养组的方法，这些问题阻碍了针对婴儿肠道菌群靶向调节其生理及健康的策略。近日，内蒙古农业大学张和平团队在Microbiome上发表最新研究，以乳双歧杆菌Probio-M8作为生物标记菌株，通过分离、培养和特定菌株的生化表征等综合功能分析来充分验证菌群在母婴间垂直传递。结果发现母亲摄入的Probio-M8可以通过口腔-肠道-乳腺途径转移到婴儿肠道，这表明通过哺乳用双歧杆菌和其他可能的益生菌喂养婴儿是可行的。总之，该研究提供了关于母乳菌群对婴儿肠道定植影响的独特见解，也为未来新生儿补充母乳源益生菌提供了新的策略。

乳双歧杆菌Probio-M8 母婴传递研究论文益生菌宏基因组测序

口腔菌群

丁涛+田国宝等：肺部的菌群和健康，与口腔菌群有何关系？

在解剖学和生理学上，口腔和上呼吸道与下呼吸道和肺有紧密关系。口腔和上呼吸道的微生物可能在肺部菌群的塑造中有重要作用，然而，其背后的生态过程和个体异质性目前仍不清楚。Advanced Science最新发表了来自中山大学丁涛、田国宝团队的研究成果，对肺癌患者和健康人的唾液、口咽、鼻腔和支气管肺泡灌洗样本进行了菌群分析，发现口腔和鼻腔微生物的输入共同塑造了肺部菌群，且口腔菌向肺部的传播程度存在个体差异，较多的口腔菌进入肺部与肺功能下降和促炎症细胞因子增高相关。这些发现阐述了肺部菌群的外部塑造过程，并表明口腔样本（如唾液）或能用于肺部菌群状态的监测和临床评估。

口腔菌群肺部菌群个体异质性宏基因组测序细胞因子分析

宏基因组测序

中科院团队建立微量样本的宏基因组学研究方法

宏基因组测序大大扩展了人们对各种生态位中菌群的理解。然而，将低于1ng的DNA转换为高质量的宏基因组文库并且获得高保真数据仍然面临挑战。本研究中作者评估了多种文库制备方法在0.5 pg-5 ng合成菌群DNA上的表现，描绘了污染特征，并进一步应用不同算法去除污染。本研究证明，结合适当的文库制备方法和去污染算法，可以从低于1ng的微量DNA样本中获得高质量宏基因组数据。本研究为不同微生物载量的样本的宏基因组学研究方法提供了参考。

宏基因组测序内切酶文库制备异质性去污染算法

宏基因组测序

Nature子刊：一种抗环境DNA污染的宏基因组DNA测序方法

宏基因组测序样品制备过程中难以避免被外界DNA污染。在Nature Communications近期发表的文章中，研究人员开发了一种基于物理标记的宏基因组测序方法SIFT-seq，可有效抵御测序样品制备过程中引入的环境DNA污染。SIFT-seq在低微生物量的宏基因组分析中拥有十分广阔的应用前景，如描述血液和尿液样本中的微生物DNA特征以及识别体液中潜在低丰度微生物感染源。未来可围绕SIFT-seq开发清除污染工具包，实现采样-测序-分析的完整解决方案。

宏基因组测序新方法研究论文

峰谷比 (PTR)

宏基因组测序对微生物生长动态的准确和稳健推断揭示了个性化的生长速率

本研究中，作者介绍了 CoPTR（Compute PTR）：一种从完整的参考基因组和组装计算峰谷比 (PTRs)的工具。CoPTR 比当前最先进的技术更准确，同时总体上也提供了更多的 PTR 估计，作者进一步发展其理论，形成了PTRs的生物学解释。作者展示了 PTR 如何与相对丰度和代谢组学相结合，以研究它们对菌群的影响。总之，作者的研究表明，PTRs可以为研究群落相互作用、将多组测量与菌群联系起来，以及研究菌群动态与疾病之间的关系提供新的方法。

峰谷比 (PTR) 宏基因组测序微生物生长代谢组学相对丰度

三代测序技术的宏转录组

王军+周宏伟+解立新：建立靶向RNA的病原检测新方法mtNGS和mtTGS

以牛津纳米孔测序技术（ONT）为代表的三代测序拥有快速制备文库及超长读长等优势，能有效提高临床样本中病原的检测，而ONT直接RNA测序技术也为临床样本中RNA病原无偏的检测提供了可能。为此，中科院微生物所王军、南方医科大学珠江医院周宏伟、解放军总医院第八医学中心解立新与研究团队，收集了肺泡灌洗液、脑脊液和血液样本，建立了RNA/cDNA靶向测序（mtNGS（使用二代测序技术的宏转录组）），以减少临床样本中的宿主核苷酸比例，并通过与ONT相结合（mtTGS（使用三代测序技术的宏转录组））以缩短测序时间。

三代测序技术的宏转录组牛津纳米孔技术病原检测宏基因组测序

代谢产物

港中大黄秀娟团队：肠道菌群功能改变与新冠肺炎严重程度相关

新型冠状病毒感染导致的严重急性呼吸综合征（COVID-19）不仅仅影响患者的呼吸道，同时会感染和影响包括肠道在内的其他器官。近期已有研究发现，新冠肺炎患者与正常对照相比，肠道菌群发生了显著改变，主要表现为产丁酸盐的有益菌减少，机会致病菌增加。肠道菌群可以通过调控宿主免疫机能以拮抗病毒感染，例如肠道菌群代谢产物络氨酸可以通过调控细胞因子分泌增强肺细胞抗流感病毒的能力。但是，肠道菌群的代谢产物能否具有类似拮抗新冠病毒的能力尚未有研究。因此，深入探索肠道菌群及其代谢物在新冠肺炎发病机制和严重程度中的作用，有助于人们理解肠道微生物群与宿主防御新冠病毒的关系。近期香港中文大学黄秀娟团队在Gastroenterology上发表了他们关于新冠肺炎肠道菌群变化的最新的工作，通过宏基因组分析发现，新冠肺炎患者肠道菌群显著改变，导致产短链脂肪酸（SCFA）和L-异亮氨酸合成能力受损。该研究详细描述了肠道菌群功能改变以及菌群纵向动力学与疾病严重程度和免疫反应的关系，为新冠肺炎与肠道菌群变化的关系提供了重要的证据。

代谢产物短链脂肪酸（SCFA）异亮氨酸疾病严重程度新冠肺炎

宏基因组测序

SCAPP：组装宏基因组质粒的Python包

本研究开发了 SCAPP（一个易于使用的 Python 包），可以从宏基因组样本中组装完整的质粒序列。SCAPP 以 Recycler 算法的一些关键思想为基础，同时通过整合有关质粒的生物学知识改进质粒组装。在大多数情况下，它的性能优于现有的宏基因组质粒组装软件，SCAPP 是开源软件，可从以下网址获得：https://github.com/Shamir-Lab/SCAPP。

宏基因组测序组装质粒算法 Python

采样深度

Nature子刊：基准菌群转换有利于解决组成性和采样深度偏差的实验定量方法

宏基因组测序中，由于序列矩阵的稀疏性和组成性，菌群数据的下游分析和临床解释仍然具有挑战性，在本研究中，作者对一系列广泛的可用计算和实验转换方法的优点和局限性进行了系统评估，这些方法已被提议用于处理序列数据分析中的组成性和采样深度变化。作者的基准证明了定量方法在报告样本丰富度以及准确恢复真正的分类单元，分类单元和分类单元间，分类单元与元数据关联方面优于其他计算方法的性能，同时最小化了假阳性关联的检测。

采样深度组成性基准菌群转换稀疏性宏基因组测序

粘膜相关菌群

在菌株水平分析克罗恩病患者的黏膜相关菌群

粘膜相关菌群研究论文基础研究克罗恩病菌群培养

砷锑污染

广东省生态所孙蔚旻团队揭示砷锑污染土壤剖面的微生物世界

近日，广东省生态环境与土壤研究所孙蔚旻研究团队在环境微生物领域期刊FEMS Microbiology Ecology发表了题为“Microbial adaptation in vertical soil profiles contaminated by antimony smelting plant”的研究文章，揭示了土壤微生物在不同剖面深度下对砷、锑污染的生态适应性机制。

砷锑污染土壤垂直剖面土壤微生物宏基因组测序碳代谢基因丰度

DMSP

Nature子刊：中国海洋大学团队发现马里亚纳海沟微生物抵抗高压的新机制

以往人们认为只有真核生物能够合成DMSP，因此有关DMSP的研究主要集中在真光层。而海洋细菌也可以合成DMSP的发现，以及关键合成基因的鉴定, 使得评估深海细菌在DMSP合成中的作用成为可能。本研究对DMSP合成过程仅发生在透光层的观点提出了挑战，并且认为细菌在深海DMSP合成中具有重要贡献。对于未来深海DMSP和DMS的研究来说，应将它们的合成速率和周转率考虑在内，这将有助于更好地理解深海DMSP通量，并最终了解它们在全球海洋中的生态意义。

DMSP 海洋异养细菌合成菌株深海无光层宏基因组测序

Nubeam

宏基因组测序无参分析新方法

本文提到了Nubeam（核苷酸作为矩阵），一种新颖的分析测序数据的无参考方法，作者目前将其用来分析短测序读长，介绍了其方法的特点。Nubeam通过矩阵表示核苷酸，将读长转换为矩阵的乘积，并根据乘积矩阵为读长分配编号，Nubeam利用矩阵乘法的非交换性质，以便为不同的读长分配不同的编号，而相似的读长分配相似的编号；Nubeam包含k-mer方法作为特例，但是与k-mer方法不同，Nubeam便于考虑GC偏差和核苷酸质量；作为无参考方法，Nubeam避免了参考偏差和作图偏差，并且可以在没有参考基因组的生物中使用。因此，Nubeam非常适合分析宏基因组测序的数据集,也可用于分析16S rRNA基因测序数据。

Nubeam 宏基因组测序无参矩阵测序质量

Kraken2

Kraken2物种注释16S rRNA基因序列比QIIME２更快、更精

几十年来，16S核糖体RNA基因测序已成为鉴定样品中未知组成的细菌种类的主要手段。目前，用于此目的的最广泛使用的工具很多，为了对每种工具进行全面评估，作者比较了QIIME 2的q2-特征-分类器、Kraken 2和Bracken在生成三个主要的16S rRNA数据库（Greengenes，SILVA和RDP）中的计算资源和速度。为了评估准确性，作者使用从人类肠道，海洋和土壤宏基因组中获得的相同的模拟16S rRNA读长评估了每种工具，这些读长先前用于比较QIIME，MAPseq，mothur和QIIME2。作者根据每个工具分配的最终属读长计数的准确性来评估准确性。由于Kraken 2是唯一提供按每一读长分类分配的工具，因此作者评估了Kraken 2每一读长分类的敏感性和准确性，最终得出结论：Kraken 2和Bracken为16S rRNA宏分类数据分析提供了非常快速、高效和准确的解决方案。

Kraken2 16S rRNA微生物组 QIIME2 宏基因组测序物种分类

医院微生物组

Nature子刊：深入分析医院环境微生物组，揭示隐藏的致病菌和抗生素耐药性

院内感染是全球医疗系统共同面临的挑战，尽管消毒是控制感染的关键，但我们对医院环境微生物的定殖分布和抗生素耐药性情况，仍缺乏了解。《Nature Medicine》最新发表了来自新加坡基因组研究院Niranjan Nagarajan团队主导的研究，李陈浩博士为并列第一作者。该研究对新加坡一家医院45张床位相关的179个位置进行多时间点的重复采样，通过深度鸟枪法宏基因组测序、富集培养结合二三代测序等方法，首次深入刻画了医院中的微生物组、病原体和抗生素耐药基因及相关可移动元件的时空分布和动态变化，表明一些多重耐药致病菌株可在医院内广泛传播并稳定长期留存，从而伺机造成院内感染。这些发现为未来进一步研究如何预防院内感染提供了宝贵信息。

医院微生物组 disease prevention Microbial genetics 院内感染多重耐药微生物

耐药组

呼吸道中的核心耐药组

《American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine》上发表的一项最新研究，对患有严重哮喘、慢性阻塞性肺病（COPD）、支气管扩张等慢性呼吸道疾病的患者及健康人的呼吸道样本进行宏基因组分析，鉴定出了一类以大环内酯类抗生素耐药基因为主的核心耐药组，该核心耐药组与疾病状态及抗生素暴露无关。另外，通过对比分析患者的呼吸道样本及其使用的吸入器，发现两者之间的菌群及耐药组有着很大的重叠，提示吸入器菌群可作为替代，用于评估慢性呼吸道疾病患者的呼吸道菌群。

耐药组 Respiratory disease metagenomics Antimicrobial resistance Macrolides

鸡肠道菌群

鸡肠道微生物再添新成员

鸡是大部分人非常重要的蛋白质来源，鸡盲肠微生物群通过短链脂肪酸的产生、氮的再循环和氨基酸的产生在鸡的营养中起着关键作用。通过控制鸡的盲肠微生物群可能提高鸡的生产能力，因此我们需要对鸡肉中存在的细菌类型及其营养功能有一个很好的了解。《Genome Biology》上发表的一项研究对鸡盲肠菌群进行宏基因组测序，组装了许多新的基因组，并明确了品系、饮食方式和性别对鸡肠道菌群丰度及体重的影响。该研究丰富了鸡盲肠微生物群的组成，为鸡肠道菌群的功能研究奠定了基础。

鸡肠道菌群 microbiota chicken metagenome microbial ecology

宏基因组

Science：倡导建设一个基于生活污水宏基因组测序的抗性基因监测系统

生活污水中的DNA含有很多有用的信息，通过对生活污水取样测序，可以获取社区中抗性基因的含量和变化规律。这种方式无侵入性、灵活性强、成本低廉、可信度高，十分适合开展大范围乃至全球的流行病学调查研究，有望成为未来的大健康基础设施。

宏基因组抗生素抗药性生活污水宏基因组测序

加标引物

Nature子刊：低成本的靶向富集病毒的宏基因组测序方法（MSSPE）提高病毒诊断效率

本文开发了带有靶向引物富集（MSSPE）的宏基因组测序，该方法可富集目标RNA病毒序列，同时保留对其他病原体的宏基因组敏感性。本文对14种不同病毒的进行了评估，结果显示，与仅用mNGS相比，其基因组含量增加了10倍，平均值覆盖度增加了47%(±16%)。值得注意的是，利用MSSPE成功富集了未被预先特异性靶向的重新出现和/或共感染病毒(包括Powassan和Usutu)的序列。MSSPE简单，低成本，快速并且可部署在台式或便携式纳米孔测序仪上，从而使该方法直接适用于诊断实验室和现场使用。

加标引物宏基因组测序病毒诊断 mNGS RNA病毒

海洋宏基因组

Cell：全球海洋微生物群落的宏转录组

Tara Oceans 项目组在之前介绍海洋微生物群落的分类学和基因组组成方面结果的基础上（http://www.mr-gut.cn/papers/read/1074539881），近日又推出了海洋宏转录组在全球范围内如何变化的研究成果。这项发表在 Cell 杂志上的论文向我们展示了来自全球分布的 126 个采样站的 187 个转录组和 370 个基因组的数据集，包括 4,700 万个基因的资源。研究主要基于维度（极地到非极地）和深度差异，发现了海洋微生物群落的演替和微生物转录组变化的多样性差异。总的来说，全球气候变暖能够驱动海洋微生物群落转录组的变化，直至出现群落更替的现象。

海洋宏基因组宏转录组海洋菌群宏基因组测序气候变暖

胎盘菌群

Nature：健康人类胎盘可能没有菌群

胎盘有无菌群是很有争议的话题，此前有研究显示胎盘中可能存在菌群，且菌群组成可能影响妊娠结局，但也有研究认为这些菌群可能是来自试验污染。Nature最新发表了来自剑桥大学的研究，用严格的实验设计（包括不同的分娩和取样方式、阴/阳性对照、多种DNA提取和测序方法等），对500多个胎盘样本进行检测，表明绝大多数胎盘在分娩前应该都是无菌的——几乎所有的胎盘细菌信号都能找到其污染来源。唯一例外的是一种叫做无乳链球菌的致病菌，确实存在于很小比例的胎盘中，但与不良妊娠结局没有显著关联。这些结果为“胎盘无菌群”添加了一枚很有分量的砝码，也提示正常情况下人肠道菌群的最初定植恐怕不是发生在子宫内。

胎盘菌群 Infectious-disease epidemiology metagenomics microbial ecology Microbiome