James J Collins

据世界卫生组织数据显示，2019年全球约有120万人死于由抗生素耐药性加剧的细菌感染，这已超过艾滋病导致的死亡人数。近日，麻省理工学院研究人员在Nature发表最新研究，利用人工智能和可解释的深度学习模型，从超过1200万种化合物中识别出一种全新的新型抗生素类型，可以杀死临床上常见的超级细菌耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。这些化合物对人类细胞的毒性很低，因此成为特别有希望的抗生素候选者，值得关注。

人工智能药物研发研究论文基础研究抗生素耐药

工程菌

Nature子刊：用工程菌预防抗生素引起的肠道菌群失调

抗生素引起的肠道菌群的改变与多种代谢和炎症性疾病有关，增加了继发感染的风险，并促进了抗生素耐药性的出现。Nature Biomedical Engineering近期发表了合成生物学家James Collins团队的新研究，构建了能用于降解肠道内抗生素的工程菌，或能减少抗生素治疗对肠道菌群的伤害和相关疾病（如艰难梭菌感染）的发生。

工程菌抗生素肠道菌群失调活菌制剂

宿主-细菌互作

Cell子刊：研究宿主-微生物互作的深度学习资源

细菌聚糖是介导宿主-细菌互作的重要分子。Cell Host and Microbe近期发表方法学文章，介绍了一种基于机器学习的细菌聚糖研究方法，可以用于鉴别和研究与细菌免疫原性、致病性、免疫逃逸等相关的聚糖基序，有助于拓展对于宿主-细菌互作进化模式的研究。

宿主-细菌互作 glycobiology machine learning Glycans Deep learning

预测生物学

Nature Reviews：预测生物学实现建模、理解和驾驭微生物的复杂性（综述）

预测生物学是合成生物学和系统生物学（特别是微生物学）的下一章。曾经似乎不可行的任务正日益得到实现，例如设计和实现执行复杂的传感和驱动功能的复杂的合成基因回路，以及将具有特定，预定组成的多物种细菌群落组装在一起。通过整合生物学，物理学和工程学领域的各种专业知识，使这些成就成为可能，从而使人们对生物学设计有了新的定量认识。随着越来越多的多组学数据集的出现，它们在将理论转化为实践中的潜在效用仍然坚定地植根于控制生物系统的基本定量原理。在这篇综述中，作者讨论了微生物学日益引起人们关注的预测生物学的关键领域，与生俱来的微生物复杂性相关的挑战以及定量方法在使微生物学更具可预测性方面的价值。

预测生物学定量建模深度学习微生物动力学

新型抗生素研发

Cell：用人工智能发现新型抗生素

抗生素耐药性是普遍存在的公共卫生问题，需要采用创新的方法来开发新药物。近期Cell以封面文章的形式发表了一项用机器学习来研发新型抗生素的研究，使得人们能从化学文库中根据分子结构来找出有潜在抗菌活性的化合物，为研发新型抗生素开辟新道路。

新型抗生素研发 antibiotics antibiotic resistance antibiotic tolerance machine learning

抗生素耐药性

SPOCK：大通量鉴定细菌耐药性的新方法

常用的生长抑制法难以检测抗生素对耐药菌的杀伤力。《Nature Methods》近期发表一种可以大通量检测耐药细菌的抗生素敏感性的方法——SPOCK，利用硝酸纤维膜、固体培养基和活细胞染色剂来测定抗生素对耐药菌生长的影响。该方法与全基因测序、比对技术相结合，有助于发现新的敏感基因靶点，为开发提高抗生素疗效的新佐剂提供了重要借鉴价值。

抗生素耐药性方法学抗生素佐剂耐药性筛选 Nancy Presse

菌群分析

Nature子刊：合成生物学“纸片法”分析菌群和人体疾病标志物

麻省理工和哈佛大学的合成生物学大牛James Collins团队，继4年前发表基于RNA的检测埃博拉病毒的合成生物学纸片法，又于近期在Nature Communications发表了该方法的升级版，可用于菌群和人体疾病标志物的快速分析和诊断，有潜在临床转化价值。

菌群分析合成生物学生物标志物检测和诊断 Wei-Cheng You

合成生物学

Nature子刊：用合成生物学方法设计多菌株群落

Nature Chemical Biology近期发表一项华人学者参与主导的研究，通过合成生物学方法，设计了具有不同互作类型的二菌株和多菌株群落，表明以细菌间的社会互作（social interactions）为驱动因素可准确预测细菌群落的动态变化模式，为操纵和设计菌群打下基础。

合成生物学菌群设计乳酸乳球菌种间互作 Philippe Gros

益生菌

Science子刊：新思路，益生菌用于霍乱诊断和防治

Science Translational Medicine刚刚上线一项来自MIT的研究，用发酵食物中常见的益生菌——乳酸乳球菌来防治霍乱，在幼鼠模型中得到验证。这种益生菌通过生成乳酸，抑制霍乱弧菌在肠道内的定殖，从而对幼鼠起到保护作用。该研究进一步对这种菌进行改造，使之可用于霍乱感染的检测和诊断。这些成果有望进行临床转化，用益生菌改造肠道环境以产生对致病菌的定殖抵抗，也为防治肠道感染带来启示。

益生菌乳酸乳球菌乳酸乳球菌CSL 霍乱定殖抵抗

机器学习

Cell：二代机器学习在生物网络中的应用（综述）

机器学习正在逐渐被整合至现代生物学的研究中。Cell上发表的最新综述详细介绍了二代机器学习在生物网络中的应用前景，机器学习可助力药物研发、菌群研究、合成生物学等领域，同时也面临着包括巨大的数据量需求在内的许多挑战。

机器学习生物网络 Agnieszka Butwicka Agnieszka Butwicka

CRISPR基因编辑系统

Nature Reviews：用CRISPR技术对“难搞定”的微生物进行遗传分析

基于CRISPR的基因编辑技术在近年大火。一些传统遗传学方法难以“搞定”的微生物，可以用CRISPR技术进行遗传操作。Nature Reviews Microbiology[IF：26.819]近期发表文章，对此进行详细回顾和展望，值得专业人士关注。

CRISPR基因编辑系统基因工程微生物遗传学 CRISPR-Cas9 genome editing Genetic engineering

抗生素耐受性

Cell：增强细菌代谢，靶向致病菌的抗生素耐受性（综述）

一些耐药性致病菌可通过休眠、降低代谢强度等手段对抗生素产生耐受性，而通过增强细菌的呼吸及代谢，可使这些耐药菌重新对抗生素敏感。

抗生素耐受性代谢 Weizhi Song Torsten Thomas

抗生素

Cell子刊：抗生素可不通过菌群削弱自身效果并改变宿主免疫功能

在我们的传统理解中，抗生素一般通过杀灭细菌来发挥作用，那有没有不通过细菌而实现的抗生素作用机制呢？看看这项研究！

抗生素免疫调节代谢产物 Yuchen Li Qian Yang

肠道芯片

在肠道芯片上研究细菌过度生长和炎症的机制

科学家开发了模拟人类肠道炎症和细菌过度生长的“肠道芯片”，可用于肠梗阻、IBD等疾病的研究。在这个芯片上，他们重复了很多在细胞、动物模型上的实验，本实验特别模拟了肠炎的发生过程。肠道芯片为肠道疾病研究提供了一个简便又可靠的模型，并带给肠道病理生理学新的视野和方向。

肠道芯片 IBD Michael Zasloff Michael Zasloff