Microbiology

美国纽约西奈山医学院房刚课题组在Nature Methods发表文章，从各种各样的细菌物种中生成了一个训练数据集，并开发了一种名nanodisco（https://github.com/fanglab/nanodisco）的新方法，利用纳米孔测序同时检测多种细菌DNA甲基化基序，并利用细菌DNA甲基化多样性增强菌群分析分辨率。

纳米孔测序 DNA甲基化 PacBio测序宏基因组组装可移动原件

遗传-菌群互作

Nature子刊：近9000人的微生物组GWAS，发现血型影响肠菌

遗传-菌群互作 Genetic association study Genetics genome-wide association studies INFLAMMATORY BOWEL DISEASE

遗传-菌群互作

Nature子刊：1.8万人数据揭示遗传因素如何影响人肠道菌群

肠道菌群的组成受到饮食、药物等诸多因素的影响，宿主遗传因素也在一定程度上影响菌群特征，但相关研究还比较缺乏。Nature Genetics最新发表了由荷兰格罗宁根大学医学中心团队领导的MiBioGen国际联盟研究，中科院微生物所王军研究员是该论文的共同第一作者，格罗宁根大学傅静远教授为共同作者。该研究纳入了欧美、中东、东亚多个国家和种族的24个队列、超过1.8万人的基因组和肠道菌群数据，揭示了肠道菌群在不同人群间的异质性，鉴定出若干可遗传的细菌类群以及31个影响菌群组成特征的基因位点（例如：乳糖酶基因可影响双歧杆菌、岩藻糖转移酶基因可影响特定瘤胃球菌），并通过基因集富集分析、全表型组关联研究和孟德尔随机化方法等，探索了遗传-微生物关联对宿主健康相关特征的潜在影响，包括特定肠道细菌与人类疾病间的因果效应等。该研究是迄今规模最大的人类遗传与肠道菌群的关联性研究，推荐专业人士参考和研读。

遗传-菌群互作 genome-wide association studies Microbiology 微生物组全基因组关联分析人肠道菌群

微生物组

宏基因组学能回答什么问题？什么不能？（综述）

本文介绍了使用宏基因组学的优势，以及当前可用的分析工具得出的结论的范围，例如跨门和功能组成在物种和菌株水平的高分辨率，同时强调了宏基因组学数据分析的挑战，且表明将来技术和方法的改进和创新将导致成本降低，并预期我们将不仅能够表征复杂的微生物群，而且能够操纵群落以实现人类健康、农业和环境可持续性发展的结果。

微生物组宏基因组学 DNA测序微生物学计算生物学

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

肠道免疫

Nature：肠道派氏结生发中心的BCR选择和亲和力成熟

在淋巴结中，生发中心（GC）是B细胞受训、增殖的场所。初级B细胞在GC中经历由抗原驱动的B细胞受体（BCR）亲和力成熟，从而能产生具有高亲和力的特异性抗体来对抗病原体。不同于大部分短暂存在的GC，肠道中的派氏结（PP）由于长期与各种来自微生物和食物等的抗原打交道，而形成了长期存在的生发中心（PP GC），但目前人们对于PP GC中的BCR库的了解还非常有限。Nature发表的一项最新研究对小鼠PP GC中的BCR库进行了深入分析，为肠道抗原引起的BCR克隆型选择以及由抗原驱动的BCR亲和力成熟，提供了证据。

肠道免疫 IMMUNOLOGY Microbiology 派氏结 B细胞受体

菌群-免疫互作

在菌群及Nr4a1的调控下，巨噬细胞定位于血管周围发挥屏障及修复作用

Nature Communications上发表的一项最新研究，通过成像技术分析小鼠小肠及大肠中的CX3CR1+巨噬细胞定位，发现巨噬细胞紧密粘附于粘膜固有层的血管周围，并形成紧密的屏障结构，从而抑制菌群易位。而共生菌群的存在、CCR2介导的单核细胞招募、Nr4a1介导的单核细胞向巨噬细胞的转换均可促进巨噬细胞在血管周围定位并形成屏障，并促进巨噬细胞对肠道损伤的修复，菌群失调也可能破坏巨噬细胞的定位及屏障形成。

菌群-免疫互作 BACTERIAL INFECTION Imaging the immune system Microbiology Monocytes and macrophages

间歇性禁食

西农+华大NC新文：轻断食调节“菌群-代谢物-脑”轴，减少糖尿病脑损伤

2型糖尿病（T2D）可引起多种并发症，包括认知衰退等神经疾病。间歇性禁食（IF）是一种周期性的禁食方法，可有效改善代谢，减轻胰岛素抵抗等T2D症状，在一些动物模型中也显示出神经保护和改善认知的作用，但IF对T2D相关认知障碍的影响仍不清楚。Nature Communications最新发表了西北农林科技大学刘学波团队、深圳华大农业应用研究院赵山岑团队与瑞典查尔姆斯理工大学施琳等的合作研究，西北农林科技大学刘志刚和华大代晓霜为共同第一作者。该研究通过多组学技术（肠道菌群、血浆代谢组、大脑转录组）结合行为测试等方法，综合分析了IF对T2D模型小鼠的认知损伤的影响和机制。研究表明，IF引起的小鼠肠道菌群结构和菌群代谢产物改变，可增强大脑海马的线粒体生成和能量代谢、保护神经突触结构，从而减轻糖尿病小鼠的认知和空间记忆障碍。这种“肠道菌群-代谢物-脑”轴的神经保护机制，为调节肠道菌群改善代谢相关的神经退行性疾病带来了新启示。

间歇性禁食 biochemistry Computational biology and bioinformatics Diseases Microbiology

HIV-1感染

Nature子刊：HIV-1感染如何破坏肠道屏障促炎症？

HIV-1感染 IMMUNOLOGY infectious diseases Microbiology MOLECULAR BIOLOGY

果蝇

乳杆菌与醋酸杆菌共培养可改变pH，影响抗生素耐受

人类肠道微生物群是由上千个微生物物种组成的复杂生态系统，对我们的健康和寿命有着重要影响。即使在健康状况下，也很难阐明构成我们肠道微生物的不同物种之间是如何相互作用和影响的。同时，物种间的相互作用还可以通过许多机制影响抗生素的活性，包括改变细菌的生理机能等，因此，预测抗生素在微生物群落中的有效性具有一定难度。果蝇因其肠道微生物种类简单，成为研究该问题的理想模型。近期发表在eLife上的文章发现了一种影响细菌抗生素耐受性的新方式。通过体外共培养果蝇肠道微生物植物乳杆菌（Lp）和醋杆菌属细菌，证实醋杆菌属细菌通过利用Lp产生的乳酸来调节pH，进而影响Lp的生长状态来调节其抗生素耐受性。本研究结果表明，环境的简单变化可以驱动细菌群落中复杂的生理行为和抗生素反应，并提示，当使用抗生素时，不仅要考虑目标细菌，也要考虑其所在的微生物群落，以防止耐药性的形成。

果蝇植物乳杆菌醋酸杆菌 pH 抗生素耐受性

高脂饮食

“EECs沉默”-肠道内分泌细胞适应高脂饮食新机制

eLife发表的文章，采用转基因、高脂饲喂和悉生动物模型，揭示一种菌群介导的肠道内分泌细胞（EECs）对脂肪摄入适应的新机制，即“EECs沉默”。

高脂饮食肠道内分泌细胞（EECs) developmental biology infectious disease Microbiology

人肠道菌群

Nature子刊：人体肠道菌群研究再添重要资源

肠道菌群研究的下个阶段，将在菌株水平分析肠道菌对宿主健康的作用机制。Nature Medicine发表的最新研究，介绍了一个大型的人肠道菌群资源库BIO-ML，不仅包含近8000个肠道菌分离株和3600多个菌株的基因组序列，还包括80多人的多组学纵向数据，为研究肠道菌群动态和机制再添有力资源。

人肠道菌群 Microbial communities Genetics Genome genomics

菌群-免疫互作

菌群通过小胶质细胞的TLR信号抑制病毒引起的神经损伤

菌群-免疫互作 JHMV Neurological damage TLR 4 infectious disease

益生元

摄入菊粉可增加排便频率

Food Hydrocolloids上发表的一项最新研究，在不同国家的2组健康志愿者中进行随机交叉对照试验，发现每日补充10个菊粉可显著增加低排便频率受试者的排便次数，并降低粪便硬度。

益生元 digestive health inulin Microbiology 菊苣菊粉

宿主-菌群互作

Nature子刊：新型肠道芯片技术助力宿主-菌群互作研究

宿主-菌群互作是菌群研究领域的一大课题，但目前缺少能对覆盖黏液层的人肠上皮与复杂肠道菌群进行稳定培养的体外装置。《Nature Biomedical Engineering》发表的一项最新研究，构建了一种新型肠道芯片技术，可模拟生理状态下的跨肠上皮氧梯度，实现肠上皮与复杂菌群的稳定共培养。该技术在宿主-菌群互作研究中或有广泛应用价值，或可用于研发菌群相关疗法、益生菌和功能食品。

宿主-菌群互作肠道芯片 Gastrointestinal models Microbiology Microbiology techniques

结直肠癌

结肠粘膜生物被膜有致癌性

《Journal of Clinical Investigation》上发表的一项最新研究，发现无论是结直肠癌患者还是健康人，其结肠粘膜中的生物被膜在结直肠癌小鼠模型中均可诱导癌症的发生。这一研究进一步揭示了肠道菌群在促进结直肠癌发生发展中的重要作用，未来的研究或可鉴定出结肠粘膜生物被膜中促进结直肠癌发生发展的菌种或特定菌群组成，有助于结直肠癌的预防及早期干预。

结直肠癌 bacterial infections colorectal cancer Microbiology mouse models

口腔细菌

口腔健康别忽视！大多数口腔菌能在肠道安家

口腔细菌 computational biology Human infectious disease Microbiology

肠道组织稳态

乳酸乳球菌有望用于阻止肠道组织损伤

有益细菌对于宿主健康的促进作用可能存在多种形式。本文从果蝇中筛选出对细胞具有氧化损伤保护能力的细菌——乳酸乳球菌乳脂亚种（Lactococcus lactis subsp. cremoris），发现其对哺乳动物的肠道组织具有保护作用，是潜在的益生菌菌株，有望用于保护肠道组织稳态。

肠道组织稳态潜在益生菌 Biological Sciences Cell biology Microbiology

克罗恩病

特定克罗恩病相关SNP的潜在致病机制

克罗恩病 ATG16L1T300A Bacteroides Bacteroides ovatus CROHN'S DISEASE

共生基因组

对宿主的遗传选择可同时影响菌群组成

共生基因组 infectious disease Microbiology 热带罗非鱼宿主选择

宿主-菌群共生

来自共生菌的新型抗炎蛋白，促进宿主-细菌共生

宿主与共生菌之间的稳定共生需要适度的免疫反应，既能控制细菌数量，又不会引起伤害双方的过度炎症。eLife近期发表的一项研究，从斑马鱼的共生菌中鉴定出一种具有免疫调节功能的细菌分泌蛋白，可抑制肠道炎症反应，或许能为治疗炎症性疾病带来新启示。

宿主-菌群共生 Aeromonas IMMUNOLOGY infectious disease Inflammation

心脏移植

肠道菌群组成或影响心脏移植结果

adaptive immunity innate immunity Microbiology Organ transplantation Transplantation

细菌-宿主互作

肠道细菌“劫走”了维生素B12

肠道细菌表面的脂蛋白在获取维生素的过程中有重要作用。本研究发现，BtuG2在拟杆菌与人类宿主竞争维生素B12的过程中具有重要作用。该结果对阐释肠道细菌的维生素获取机制、探究肠道菌群与维生素缺乏症之间的联系，都具有重要参考价值。

细菌-宿主互作 corrinoid Gut infectious disease intrinsic factor

1型糖尿病

抗生素加速1型糖尿病小鼠的疾病发展

1型糖尿病 IMMUNOLOGY infectious disease Inflammation Microbiology

代谢调控

改变肠道共生菌的胆盐水解酶，可影响宿主代谢

菌群功能影响宿主代谢，但由于菌群基因和功能的复杂性，如何解析单个基因/功能对宿主的影响，是关键问题。eLife上一项来自哈佛医学院的最新研究，提供了一个值得参考的例子。通过细菌培养、细菌基因敲除、在无菌小鼠中进行单菌株定殖等方法，该研究揭示了共生菌的特定胆盐水解酶对宿主代谢的影响。

代谢调控胆盐水解酶肠道共生菌多形拟杆菌 biochemistry

产前应激

Nature子刊：孕期压力改变阴道菌群影响后代

孕期压力/产前应激可对后代产生持久的不利影响，包括较轻的体重和更强的压力水平。Nature Neuroscience刚刚发表的一项研究表明，这种影响在一定程度上是由母体的阴道菌群所介导，此外，产前应激还影响了胎儿的肠道环境，可能对出生后定殖的“先锋”菌群产生影响。

产前应激阴道菌群后代肠道菌群下丘脑肠-脑轴

抗生素

菌群变化影响肠道氧化还原动态

抗生素氧化还原电势 antibiotics Gut microbiota Human

骨关节炎

低聚果糖改善肠道菌群，或可治疗肥胖相关的骨关节炎

骨关节炎（OA）可造成残疾，肥胖是其风险因素。近期JCI insight发表一项小鼠研究，表明肥胖相关的肠道菌群失调和全身性炎症，与膝骨关节炎恶化相关。补充低聚果糖可改善肥胖小鼠的肠道菌群、增加特定的有益双歧杆菌、减轻全身和骨关节炎症。说明调节肠道菌群是治疗骨关节炎的潜在策略。

骨关节炎炎症肥胖肠道菌群失调低聚果糖

大豆油脂肪酸

eLife：大豆油脂肪酸不会影响小肠中的乳酸杆菌

随着西式饮食的流行，人体内的乳酸杆菌在逐渐减少，而近年来大豆油的消耗逐年上升。因此，研究者们分析了大豆油脂肪酸——亚油酸对小肠乳酸杆菌的影响。这项发表在eLife上的研究发现在小鼠体内，亚油酸并不会影响乳酸杆菌种群，而结果可能来自于肠道环境及细菌自身的进化能力的保护作用。

大豆油脂肪酸乳酸杆菌 infectious disease Microbiology mouse

瘤胃菌群

Nature子刊：瘤胃细菌/古菌基因组再添410个

瘤胃菌群对反刍类家畜的生长有重要作用，Hungate1000项目启动于2012年，收集了来自20多个国家、多种动物的瘤胃微生物培养物，已完成410个细菌和古菌的基因组测序、组装和注释，成果在Nature Biotechnology[IF：41.667]发表，对瘤胃菌群研究的重要意义无需多言。

瘤胃菌群 Computational biology and bioinformatics Ecology Genome microbial ecology