Curtis Huttenhower

微生物组研究领域正在产生大量复杂的数据，包括微生物组数据、元数据和分析工作流程。尽管在数据共享方面已经建立了基础设施和技术，但由于微生物组研究的跨学科和多组学特性，资源的识别和使用仍存在困难。该领域仍然面临缺乏特定数据共享或可重复性资源的问题。一篇发表在Nature Microbiology上的观点文章讨论了微生物组数据和分析共享中的挑战和机遇，并提出了最佳实践和建议，以确保微生物组特定数据库能够整合未来的数据分析和重复使用。

数据共享微生物组数字资源利用

关节炎

Science子刊：揭示肠道菌群与关节炎的新关联

全世界多达 20% 的成年人患有肌肉骨骼疾病。肠道微生物组与炎症性疾病有关联，但大规模的宏基因组评估尚未追踪到肠道微生物群落影响炎症性关节炎的途径。为了描述驱动肠道微生物参与关节炎的群落结构和相关功能过程，Science Translational Medicine近期发表的研究，对 440 个粪便宏基因组（221名炎症性关节炎患者和219名对照）进行分析，结果表明，在关节炎的发病、进展和严重程度过程中，宿主遗传学、免疫系统和肠道微生物群之间存在相互作用。

关节炎肠道菌群

方法技术

基于RNA的扩增子测序能否获得真实的“活性”微生物？

由于微生物组的功能是尤其中的“活性”群落成员所定义的，解析微生物活性已成为理解微生物群落的必要工作。近日，哈佛大学研究人员在Microbiome发表最新研究，使用人工合成和自然环境的微生物群落，评估16S-RNA-seq技术评价微生物活性的准确性，发现对于简单的微生物群落效果还行，但对于真实环境样本，效果却不能反应实际情况，微生物群落多样性越高，效果越差，需要注意。

方法技术环境菌群研究论文基础研究活菌

炎症性肠病（IBD）

Nature子刊：肠道菌群代谢5-ASA，降低其对炎症性肠病的疗效

几十年来，广泛使用的炎症性肠病（IBD）药物——5-氨基水杨酸（5-ASA）的临床疗效具有差异性，其部分原因是其乙酰化和肠道菌群的代谢失活，但代谢5-ASA的菌株和酶尚不清楚。Nature Medicine近期发表的文章，利用多组学整合分析，鉴定出与5-ASA失活相关的微生物乙酰转移酶，为研究5-ASA的临床疗效和代谢失活提供参考。

炎症性肠病（IBD） 5-氨基水杨酸乙酰转移酶

终生暴露于环境污染物对成人肠道菌群的影响

越来越多的证据表明毒物引起的肠道菌群组成和活性的改变影响宿主体内平衡，然而，目前在人类中的研究知之甚少。近日，发表在Environmental Science & Technology的这篇文章，量化了多个时间点的终生暴露于环境化学物质与成人肠道菌群组成之间的关联，本研究开发和使用方法可能有利于确定环境毒物暴露对肠道菌群微小但持久的影响。

超加工食品

BMJ：母亲育儿期超加工食品摄入或增加儿童肥胖风险

发表在《British Medical Journal》上的一项整合了多个队列数据的研究结果提示，在幼儿期，如果母亲摄入较多的超加工食品，其发生超重/肥胖的风险增高。这种关联并不受儿童自身超加工食品摄入量的影响。因此，健康育儿，或需从“自我管理”做起！

超加工食品研究论文儿童超重或肥胖

微生物组流行病学

Nature Reviews：一文+一图读懂人类微生物组流行病学研究

微生物组流行病学将微生物群落特征与宿主人群的健康结果、性状或暴露因素联系起来，是探索微生物组在人体健康与疾病中的作用的重要研究手段。Nature Reviews Genetics近期发表的重磅综述对此进行了详细介绍，干货很多，推荐专业人士参考学习。

微生物组流行病学全基因组关联分析全微生物组关联分析

MMUPHin

用于微生物组数据Meta分析框架—MMUPHin

随着测序技术的发展，大规模人群中分子流行病学的荟萃分析可将多组学特征与复杂的健康相关表型有效关联，但相关meta分析的工具适用性还不是很成熟。近日，哈佛大学研究人员在Genome Biology发表最新研究，开发了一种用于微生物组数据Meta分析的框架MMUPHin（一个Bioconductor包；https://huttenhower.sph.harvard.edu/mmuphin/）。基于已发表的IBD队列，识别到一些新的标志物菌属（如不动杆菌属和Turicibacter）与IBD存在联系。此外，区分了亚型、表型严重程度和治疗效果间的关联，但在乳糜泻和溃疡性结肠炎中，没有明显的微生物组驱动的离散疾病亚型。总之，该研究为未来的微生物群落meta分析提供了新的方法。

MMUPHin 炎症性肠病（IBD）基础研究生物信息学荟萃分析

菌群产物

Nature：用新方法系统性挖掘IBD相关的菌群蛋白

菌群中具有生物活性的微生物产物，在微生物之间以及微生物-宿主间的相互作用中发挥关键介导作用，但目前人们对于这些菌群产物的了解仍然有限。Nature最新发表了来自哈佛大学公共卫生学院的一项研究，开发了一套用于鉴定微生物组中的新型生物活性基因产物的计算系统 MetaWIBELE，并用其分析了炎症性肠病（IBD）队列宏基因组数据，鉴定出大量未被表征的有潜在生物活性的IBD相关微生物蛋白家族，对研究菌群相关的IBD疾病机理和相关疗法具有重要意义。

菌群产物菌群研究工具炎症性肠病肠道菌群宏基因组学

黏附侵袭性大肠杆菌

黏膜代谢产物助长CD相关大肠杆菌的生长和毒性

阐明肠道细菌如何与宿主相互作用，对促进健康和治疗腹泻及炎症性肠病具有重要意义。JCI insight近期发表的文章，将IBD患者回肠粘膜的微生物组、代谢组与他们的临床表型和基因型结合起来，用以确定有利于克罗恩病(CD)相关的大肠杆菌（AIEC）的生长和毒力的因素。结果发现，AIEC能够利用与健康和炎症有关的粘膜代谢物来促进生长、获取能量、抗压和产生毒力等，并发现代谢适应性可能是AIEC从共生体转变为病原体的基础。

黏附侵袭性大肠杆菌研究论文啮齿动物（小鼠）克罗恩病黏膜代谢产物

人类微生物组

Nature子刊：如何撰写人类微生物组研究论文？最新指南来了（专家共识）

人类微生物组研究具有特别的跨学科性质，涉及流行病学、生物学、生物信息学、转化医学和统计学等多个学科。其研究设计和结果报告具有挑战性，不能直接套用常用的观察性或遗传性流行病学研究的报告指南。因此，一个由微生物组流行病学研究人员组成的多学科小组，将观察和遗传研究的指南改编为适用于人类微生物组研究的报告指南，形成了一个称为“加强微生物组研究的组织和报告”（STORMS）的检查表工具，以指导人类微生物组研究的论文写作，促进稿件准备、同行评审、读者对发表论文的理解以及对已发表结果的比较分析。相关的专家共识声明文章已在Nature Medicine发表，并已被部分期刊采纳，可至https://stormsmicrobiome.org查看详情。

人类微生物组流行病学共识声明

硫代谢微生物饮食

JAMA子刊：硫代谢微生物饮食或增加结直肠癌风险

硫代谢细菌可饮食中的硫还原为硫化氢，并与结直肠癌风险相关。JAMA Network Open上发表的一项前瞻性队列研究结果，对超过20万名受试者进行20多年的随访后发现，硫代谢微生物饮食（可导致硫代谢细菌的富集）与结直肠癌风险增加相关。

硫代谢微生物饮食硫代谢细菌研究论文前瞻性队列研究结直肠癌

免疫耐受

Cell子刊：细菌胆汁酸代谢物的抗炎新机制

Cell Host and Microbe近期发表的文章，发现拟杆菌属细菌可将次级胆汁酸3-oxoLCA转化为isoalloLCA，isoalloLCA通过核激素受体NR4A1增强Treg细胞的分化，提示共生菌参与免疫耐受稳态的形成。

免疫耐受胆汁酸 Treg Nr4a1 肠道菌群

硫代谢菌群

曹崟等：促菌群产硫化氢的饮食或促早发性大肠癌

微生物可代谢饮食中的硫而产生硫化氢，后者是一种胃肠道致癌物。Gastroenterology上近期发表了圣路易斯华盛顿大学曹崟（共同第一作者）与研究团队的一项前瞻性队列研究，通过食物频率问卷，基于43种硫代谢相关细菌物种的丰度定义硫代谢微生物饮食评分，其中加工肉类、酒、低热量饮料与硫代谢微生物的富集呈正相关，而果汁、豆类、蔬菜、啤酒、甜品与硫代谢微生物的富集呈负相关。对近6万名受试者进行多年随访后发现，更高的硫代谢微生物饮食评分与更高的早发性结直肠腺瘤风险相关。

硫代谢菌群早发性结直肠癌研究论文前瞻性队列研究硫代谢微生物饮食

饮食-菌群-免疫互作

膳食纤维摄入或可通过调节肠道菌群缓解慢性炎症

Genome Medicine上发表的一项最新研究，在307名健康男性中分析肠道菌群、膳食纤维摄入及慢性系统性炎症之间的关联，发现炎症相关的肠道菌群特征与较高的血浆C反应蛋白（CRP）水平相关，而膳食纤维摄入与肠道菌群组成及功能的变化相关，且在特定人群中与较低的CRP水平相关。

饮食-菌群-免疫互作研究论文膳食纤维慢性炎症队列研究

氧化三甲胺（TMAO）

饮食、肠道菌群与氧化三甲胺之间的关联

肠道菌群代谢产生的氧化三甲胺（TMAO）被认为介导了红肉摄入与较差的心血管代谢健康之间的关联。来自Gut上发表的一项纵向队列研究结果，在307名美国健康男性中，鉴定出了10种与TMAO浓度相关的细菌物种，并发现红肉摄入与TMAO浓度及心血管代谢风险标志物之间的关联受到TMAO相关细菌物种的影响。

氧化三甲胺（TMAO）研究论文纵向队列研究饮食-菌群互作

前瞻性队列研究

Nature子刊：如何开展人类微生物组的大型前瞻性研究？Micro-N值得参考

在人群规模上评估菌群在健康/疾病中的作用，目前面临的一个主要障碍是缺乏大规模前瞻性研究。Nature Protocols近期发表了来自哈佛大学公共卫生学院的文章，介绍了基于大型前瞻性队列NHSII的Micro-N研究，并以此为例说明如何进行微生物组的前瞻性研究，推荐专业人士参考。

前瞻性队列研究人类微生物组

微生物组

Nature子刊：用微生物组科学造福大众健康（观点）

微生物组流行病学公共卫生

结直肠癌筛查

粪便菌群筛查大肠癌的研究新进展

Clinical Cancer Research上发表的一项最新研究，纳入2252名接受粪便隐血检测的受试者，基于其粪便菌群、粪便隐血检测结果、结肠镜检查结果等数据建立随机森林模型，发现粪便菌群或可作为一线（在粪便隐血检测前使用）或二线（在粪便隐血检测阳性后使用）筛查手段，较准确地鉴定出结直肠癌患者或结直肠癌+腺瘤患者。

结直肠癌筛查研究论文生物标志物粪便隐血检测基础研究

菌群-免疫互作

大肠肿瘤中的细菌可影响抗肿瘤免疫应答

Clinical Cancer Research上发表的一项最新研究，对结直肠癌肿瘤微环境中的具核梭杆菌含量及T细胞亚群进行分析，发现具核梭杆菌含量与肿瘤基质中的CD3+ CD4+ CD45RO+ 细胞（记忆性Th细胞）呈负相关，而记忆性T细胞的减少可能导致抗肿瘤免疫应答的缺失。

菌群-免疫互作肿瘤微环境研究论文基础研究 T细胞

结直肠癌

大肠癌粪便菌群：发展中国家与发达国家相似吗？

Genome Medicine上发表的一项最新研究，表明使用愈创木脂粪潜血试验（gFOBT）在常温下储存和运输粪便菌群具有稳定性，或是用于扩增子技术的微生物组生物标记物粪便样本采集的合适方法，有助于发展中国家克服样本采集和运输的困难。此外，研究显示，发达国家和发展中国家在CRC相关粪便微生物组上具有相似性。

结直肠癌研究论文基础研究队列研究愈创木脂粪潜血试验（gFOBT）

饮食-菌群互作

Nature子刊：肠道细菌影响地中海饮食的“食疗”效果

Nature Medicine上发表的一项最新研究，对300多名男性的饮食、肠道菌群和心血管代谢疾病风险标志物进行长期分析，发现地中海饮食对心血管健康的保护性受限于一种普氏菌——Prevotella copri的存在。该研究结果提示，膳食干预用于预防心血管代谢疾病，可能需要根据个人的肠道菌群特征进行调整，例如对携带Prevotella copri的人来说，体育锻炼和药物（例如他汀）可能会更加有效。

饮食-菌群互作研究论文基础研究地中海饮食心血管代谢疾病

Microbiome：PMA-seq或不能准确定量微生物群落活性

这是发表在Microbiome上的一份工作，作者对目前广泛应用于测序前清除胞外DNA的单叠氮化丙锭（PMA）技术进行了评价，将其应用于人工合成微生物群落和环境微生物群落。结果表示PMA-seq能够定量重建简单的人工合成群落，但在复杂环境群落中总出现失真，该结果受初始生物量、样品类型和组成多样性等影响，同时PMA处理前后，有部分微生物会出现相应即发生显著变化，当微生物来自不同的生态系统时，PMA的响应性差异很大，不同的研究中在相似的环境中是可复制的。这份工作系统评估了PMA-seq的重建能力，建议PMA-seq仅用于简单合成群落半定量或复杂群落的定性研究。

肠道菌群

Nature子刊：分析1000+人，鉴定菌群、饮食和代谢的关系

肠道菌群受饮食调控，并能影响宿主的代谢健康，三者之间存在着非常复杂的关联。Nature Medicine近期发表的一项新研究，对英国和美国2个队列的1098人进行了分析，深入探究了肠道菌群特征与心血管代谢和习惯饮食之间关系，值得专业人士仔细研读。

肠道菌群饮食-菌群互作心血管代谢

宏基因组学

Cell子刊：人体菌群中天然CRISPR系统和靶标的鉴定

本研究使用2355个宏基因组对整个人体菌群中的CRISPR位点和cas基因进行了分析，通过将间隔区序列与每个样品的宏基因组和相应的基因家族对齐，从而产生了290万个间隔区的功能和分类学概况，进而进行了CRISPR系统的分类和功能表征，与cas基因丰度的定量一起，本文揭示了CRISPR-Cas系统及其靶标的潜在作用，以及细菌与病毒关系的进化特性和原理。该研究也提供了人类菌群中天然CRISPR-cas基因座和靶标的全面数据库。

宏基因组学 CRISPR-Cas CRISPR系统噬菌体

16s

哈佛Huttenhower组综述菌群的株水平研究

本文是宏基因组菌株研究系列软件开发团队、iHMP项目数据整合分析负责人Huttenhower课题组撰写的综述，回顾了菌株的操作定义（例如遗传和结构变异），使用不同的高通量技术（通常为不依赖于培养的技术）从微生物群落中鉴定出菌株。作者总结了菌株在人体的分布和多样性，以及它们与健康维护、疾病风险和进展的新联系，以及对饮食或药物等扰动的生化反应。文中列出了利用高通量测序以及其他分子和“培养组学”技术鉴定，定量和追踪菌株的方法，最后作者讨论了人口群体水平中实验研究缺乏的现状，以及更好地了解菌株对人类微生物组健康影响方面的意义。

16s 微生物菌株微生物群落微生物组宏基因组学

直肠真杆菌

从宏基因组中重构1321个直肠真杆菌基因组，发现了什么？

直肠真杆菌是一种属于毛螺菌科细菌，广泛存在于人类肠道菌群中。《Genome Biology》发表的一项研究，建立了一种宏基因组分析流程，从>6500个粪便宏基因组中重构了1321个高质量的直肠真杆菌基因组，并分析了这种细菌的种群结构和分布。

直肠真杆菌宏基因组系统发生生物地理学人肠道细菌

宏基因组分析工具

Nature子刊：PICRUSt2实现任意16S序列的宏基因组功能预测

截止2020年6月5日，功能预测软件PICRUSt1已被引用近4千次。这个成绩是相当惊艳，而且仅2019年就引用过千，且持续增长。近期《Nature Biotechnology》发表了更新的PICRUSt2版本，值得专业人士关注。

宏基因组分析工具 PICRUSt 功能预测 QIIME2 扩增子分析

结直肠癌

Cell子刊：大肠癌早期微生物变化具有潜在因果关系

肠道微生物群与结直肠癌（CRC）有关，但其在CRC发生之前的因果改变尚未被阐明。最新发表在Cell Host and Microbe的研究对CRC发生前微生物组的变化进行前瞻性评估。该研究证实，利用微生物组监测腺瘤的效果或许有限，但在结肠肿瘤中，这些早期微生物的变化存在潜在的因果关系。

结直肠癌 metagenomics metatranscriptomics human microbiome Lynch Syndrome

结直肠癌

“喂养”硫代谢菌群的饮食或增加远端结直肠癌风险

硫代谢菌群可将饮食中的硫转化为具有基因毒性的硫化氢，与结直肠癌的发展有关。来自Gastroenterology上发表的一项最新研究，发现硫代谢细菌相关饮食模式（可促进硫代谢细菌的增殖）——即较高的加工肉制品和低热量饮料摄入、较少的蔬菜和豆类摄入，与远端结直肠癌风险增加相关。

结直肠癌 FFQ colorectal carcinogenesis cancer biogeography fecal microbes