《热心肠日报》2022-2023榜单 | 中国技术方法十大研究

热心肠研究院榜单

热心肠小伙伴们 2023-05-19

本篇发布“中国技术方法十大研究”。

在过去的一年多时间里，全球肠道领域研究继续高歌猛进，取得了颇多令人瞩目的进展。

2023肠道大会来临之际，我们基于《热心肠日报》中收录的2022年5月以来一年期间发表的肠道相关领域论文，进行了多维度评选，形成了《热心肠日报》2022-2023年度榜单。

2022年度榜单参评的文章共有3388篇，发表在420个不同的期刊上，累计影响因子达到了82902.36，平均影响因子24.48。其中来自Cell、Nature、Science的文章133篇，来自NEJM、Lancet、JAMA的文章54篇。

本榜单仅代表热心肠研究院基于自身数据所做的优选，可能存在主观因素干扰等不足，仅供参考。欢迎在文末留言提出批评、建议和意见。

本篇发布“中国技术方法十大研究”。

提示：下述文章点击中文标题可直达热心肠日报，点击英文标题可访问论文官网。

Nature子刊：中国科学家构建全球首个冰川微生物基因组和基因目录

Nature Biotechnology[IF:68.164]

① 对青藏高原21条冰川的85个宏基因组分箱得到2358个MAGs，结合883个分离株，构建西藏冰川微生物基因组和基因集（TG2G）；② TG2G代表30个门，968个种，其中82%为潜在新种；③ TG2G含超2500万个非冗余基因（91.6%为新基因簇），其中15954个与次级代谢产物合成相关；④ TG2G有27267个毒力基因，多与已知毒力因子同源性较低，并涉及可移动遗传原件；⑤ 不同生境微生物代谢潜能不同，如低温沉石群落富含脂质和核苷酸合成，冰雪群落富含营养合成功能。A genome and gene catalog of glacier microbiomes

2022-06-27, doi:10.1038/s41587-022-01367-2

马迎飞+戴磊等Cell子刊：通过噬菌体培养组解析肠道暗物质

Cell Host and Microbe[IF:31.316]

① 针对肠道常见共生细菌开发了一系列噬菌体分离培养技术，成功获得了可以分别侵染其中42个细菌种的209株非冗余噬菌体；② 基因组分析揭示了分离噬菌体的多样性，并发现了两个噬菌体新科；③ 肠道细菌在菌株水平多样性的噬菌体抗性机制是肠道细菌和噬菌体长期稳定共存的重要原因；④ 拟杆菌和副杆菌菌株在噬菌体易感性方面表现出很大差异；⑤ 噬菌体混合物可减少体外群落中目标物种的丰度。Large-scale phage cultivation for commensal human gut bacteria

2023-04-12, doi:10.1016/j.chom.2023.03.013

张和平+孙志宏Nature子刊：内蒙古人肠道菌群高质量基因组集合

Nature Microbiology[IF:30.964]

① 利用PromethION和HiSeq平台对180份粪便样本进行宏基因组测序，生成3.7Tbps三代和20.1Tbps二代数据；② 通过评估在宏基因组中组装出的Probio-M8基因组，发现足量二代测序对保证组装质量至关重要；③ 构建了内蒙古人肠道基因组数据集（IMGG），包括802个环状和5927个高质量基因组，显著提升了二代测序中易被遗漏区域的分析性能；④ 报道了430种未培养物种的rRNA基因拷贝数，超过12000种未知肠道前噬菌体，以及插入序列在肠道细菌中的分布。A high-quality genome compendium of the human gut microbiome of Inner Mongolians

2023-01-05, doi:10.1038/s41564-022-01270-1

浙大Nature子刊：通过机器学习在短肽全库中高效筛选抗菌肽

Nature Biomedical Engineering[IF:29.234]

① 提出一个结合经验判断、分类、排序和回归任务组合形成的管道（SMEP），可识别和预测多肽的抗菌功能；② 在长度6-9的多肽全库上测试，发现筛选出的抗菌肽有效率达98.2%；③ 相比之前管道，SMEP执行效率提升很大，只需约19天可完成对5000亿级别样本库的全扫描，并筛选出最佳抗菌肽；④ SMEP弱化了人工干预，整体过程可完全自动化完成，不需要领域专家的额外介入；⑤ 在患有细菌性肺炎小鼠中，所确定的多肽雾化配方显示出与青霉素相当的治疗效果。Identification of potent antimicrobial peptides via a machine-learning pipeline that mines the entire space of peptide sequences

2023-01-12, doi:10.1038/s41551-022-00991-2

刘洋彧团队Nature子刊：用神经常微分方程预测菌群的代谢组学特征

Nature Machine Intelligence[IF:25.898]

① 基于最先进的深度神经网络模型，通过神经常微分方程（mNODE）来预测微生物的代谢组学特征；② 在模拟和真实数据集上，mNODE在预测人类微生物组和几种环境微生物组的代谢组学谱方面优于现有方法（MelonnPan、Sparse NED、MiMeNet及ResNet等）；③ 在人类肠道微生物组的情况下，mNODE可自然地结合饮食信息，进一步增强代谢组学图谱的预测；④ mNODE敏感性分析还可揭示微生物-代谢物的相互作用，是研究微生物组-饮食-代谢组关系的有力工具。Predicting metabolomic profiles from microbial composition through neural ordinary differential equations

2023-03-13, doi:10.1038/s42256-023-00627-3

马迎飞团队：底盘噬菌体的高通量制备方法

Nucleic Acids Research[IF:19.16]

① 开发了一种自上而下的全基因组简化方法，称为基于CRISPR-Cas9的迭代噬菌体基因组简化方法；② 使用CiPGr成功简化了四种不同的有尾噬菌体基因组，得到了它们的底盘噬菌体、非必需基因集以及比野生型侵染能力更强的基因组简化噬菌体；③ 通过基因组简化可以获得比野生型噬菌体裂解能力更强突变株的可行性；④ 在CiPGr的操作过程中，研究团队只需要获得噬菌体基因组序列，就能够将该方法轻松推广至其他野生型噬菌体而不需要其他先验的知识。Genome-scale top-down strategy to generate viable genome-reduced phages

2022-12-13, doi:10.1093/nar/gkac1168

陈卫华+赵兴明等：用于识别和校正宏基因组数据装配错误工具—metaMIC

Genome Biology[IF:17.906]

① metaMIC是一种基于机器学习，用于全自动识别和纠正宏基因组数据中装配错误的工具；② 包括从双端reads或组装contigs中提取各种类型特征、利用机器学习（随机森林分类器）识别错误装配、拆分错误组装并纠正3个步骤；③ 在CAMI模拟和真实数据集（2个队列含162个人类肠道样本）上测试，发现metaMIC识别错误装配性能优于现有工具（ALE和DeepMAsED）；④ metaMIC可有效纠正宏基因组数据组装错误，提高后续分箱基因组的完整度，降低污染率。 metaMIC: reference-free misassembly identification and correction of de novo metagenomic assemblies

2022-11-14, doi:10.1186/s13059-022-02810-y

复旦大学：从复杂微生物群落中实现高性能分箱新工具MetaBinner

Genome Biology[IF:17.906]

① 对于复杂的宏基因组群落，现有分箱工具依然无法满足需求，通常不能充分利用不同类型的特征和重要的生物学背景知识；② MetaBinner是一种集成化分箱工具（包含组件和集成模块两部分），通过k-means生成具有多种类型特征的分量结果，并使用单拷贝基因信息进行初始化；③ MetaBinner采用基于单拷贝基因的两阶段集成策略，可有效地整合成分结果；④ 基于三个大型模拟数据集和一个真实数据集测试，发现MetaBinner显著优于最先进的Binner。 MetaBinner: a high-performance and stand-alone ensemble binning method to recover individual genomes from complex microbial communities

2023-01-06, doi:10.1186/s13059-022-02832-6

戴磊等Nature子刊：新型成像技术助力解析微生物组空间结构

Nature Communications[IF:17.694]

① 通过连续几轮探针杂交、解离及结合纠错策略，开发一种可容错编码的序贯荧光原位杂交（SEER-FISH）技术，用于解析微生物群落空间结构；② SEER-FISH对体外合成菌群组成识别具有可重复性和准确性，能够准确量化群落物种的组成变化；③ SEER-FISH解析并勾勒了拟南芥根表微生物群落的生物地理图，发现菌与菌间存在显著空间关联及微生物细胞聚集；④ 外源添加拟南芥根分泌的代谢产物植保素和香豆素，均会不同程度地影响改变物种间的空间关联。 Spatial profiling of microbial communities by sequential FISH with error-robust encoding

2023-03-17, doi:10.1038/s41467-023-37188-3

王军+宋默识Nature子刊：二代+三代测序，深挖人类肠道菌群

Nature Communications[IF:17.694]

① 建立基于ONT（长读长）和Illumina（短读长）测序数据的混合组装和分析流程，提高了肠道菌群的宏基因组组装质量和鉴定肠菌基因结构变异（SVs）的能力；② 用该方法分析上百名健康人肠道菌群，发现大量SVs（例如大的插入和倒位）；③ SVs在不同个体间存在差异，而在个体内保持稳定，可作为个体肠道菌群的“指纹”；④ SVs塑造了菌种内的菌株水平功能差异，影响细菌丰度与代谢物和宿主表型的关联；⑤ 鉴定出多样化的原噬菌体和CRISPR间隔序列。 Short- and long-read metagenomics expand individualized structural variations in gut microbiomes

2022-06-08, doi:10.1038/s41467-022-30857-9