过去的一年里，全球肠道领域的研究成果颇丰，取得了许多令人瞩目的进展。2025年肠道大会之际，我们基于《热心肠日报》中收录的2024年5月以来的一年期间（2024年5月1日至2025年4月30日）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》2024-2025年度榜单。
此次榜单评选涵盖了3294篇发表在320个不同期刊上的研究文献，累计影响因子达到66503.6，平均影响因子为20.2。其中，发表在Cell、Nature、Science上的文章有193篇，发表在医学顶刊NEJM、Lancet、JAMA、BMJ上的文章有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。
Nature Reviews Microbiology[IF:103.3]
① 核心主题概述：本文综述人类微生物组的获取与传播机制，探讨微生物通过人际及环境途径的动态传递过程及其对健康的影响。② 微生物组动态构建：人类微生物组由菌株级微生物交换形成，菌株是微生物组功能与个体差异的核心单元，需通过高精度测序技术解析其遗传特征以追踪传播路径。③ 母婴垂直传播：分娩方式（如顺产 vs. 剖宫产）显著影响婴儿早期菌群获取，顺产婴儿更多获得母体阴道及肠道菌株，而剖宫产婴儿菌群更接近皮肤微生物，母乳喂养进一步促进母婴菌株传递。④ 成人水平横向传播：家庭成员（如配偶、子女）及社交网络通过共居环境促进菌群共享，肠道菌株共享率与共居时长相关，口腔菌群传播尤为活跃，反映社会接触对微生物组塑造的关键作用。⑤ 非人类来源贡献：食物（如发酵食品）、动物（如家畜）及环境（如家居表面）是人类菌株的重要补充来源，例如乳酸菌等食品菌株可定植肠道，畜牧业工作者与动物共用耐药菌株。⑥ 传播与健康关联：微生物组传播可能赋予非传染性疾病（如多发性硬化）传播性，健康微生物的获取（如粪菌移植）可改善疾病，而医院环境则可能传播病原体。⑦ 传播规则解析：微生物传播受菌株特性（如耐氧性、孢子形成）及宿主环境（如肠道生态位）双重制约，高适应性菌株更易稳定定植，而多样化微生物组通过“生态抵抗”抑制外来菌株入侵。
Human microbiome acquisition and transmission
03-21 , doi: 10.1038/s41579-025-01166-x
Nature Medicine[IF:50]
① 机制指标调控整合：论文综述了微生物组研究的临床转化进展，聚焦机制、指标与调控方法的整合应用，重点探讨其在疾病治疗、诊断及个性化医疗中的转化路径。② 三要素驱动转化：临床应用需明确微生物作用机制（如代谢产物SCFAs调控免疫）、微生物特征指标（如疾病预测生物标志物）及调控手段（如粪菌移植FMT、益生菌），三者结合推动微生物组疗法开发。③ 阴道微生物组健康机制：乳酸菌属通过β-咔啉生物碱抑制I型干扰素、维持酸性环境预防感染，但需结合地域和人群差异优化活体生物治疗策略。④ 肠道微生物组代谢免疫：肠道菌群通过胆酸代谢、SCFAs合成等调控免疫与代谢，其功能紊乱与肥胖、炎症性肠病（IBD）及结直肠癌相关，FMT和噬菌体疗法已用于C. diff感染治疗。⑤ 癌症治疗微生物关联：肠道菌群多样性与免疫检查点抑制剂疗效相关，特定菌株（如Agathobaculum butyriciproducens）可预测黑色素瘤患者生存期，饮食和FMT或可改善治疗响应。⑥ 多部位微生物组应用：口腔菌群（如梭杆菌）与结直肠癌转移相关，肺部菌群通过肠-肺轴影响哮喘，皮肤菌群（如表皮葡萄球菌）通过SCFAs调控免疫，为疾病干预提供新靶点。⑦ 临床试验与监管进展：FDA已批准首款微生物组药物VOWST（抗C. diff感染），多项II/III期试验探索其在炎症、癌症及代谢疾病中的应用，但需解决个体差异和监管标准化问题。⑧ 挑战与未来方向：微生物组特征的地理/个体差异、长期效果评估及非侵入式采样技术（如肠道胶囊）是主要挑战，AI与代谢模型或加速个性化干预的精准设计。
Clinical translation of microbiome research
04-11 , doi: 10.1038/s41591-025-03615-9
Nature Medicine[IF:50]
① 论文主题：本文综述欧盟资助的ONCOBIOME网络在癌症微生物组研究中的突破性贡献，聚焦肠道菌群对癌症诊疗的调控机制与临床应用转化。② 研究框架构建：ONCOBIOME通过整合跨人群、癌症类型与分期的多组学数据，建立全球首个公开癌症微生物组资源库（含12,059份粪便样本），系统探索菌群通过肠道通透性、代谢及免疫应答影响癌症发生发展的机制。③ 诊断工具创新：开发基于肠道肿瘤微生物组特征（GOMS）的诊断体系，首创TOPOSCORE评分系统（含83种菌群互作组），通过定量PCR检测21种关键菌群实现低成本、高灵敏的菌群失调评估，并验证血浆sMAdCAM-1作为菌群失调的血清生物标志物。④ 机制解析突破：揭示特定菌属（如嗜黏蛋白阿克曼氏菌）通过激活Th1免疫应答改善非小细胞肺癌（NSCLC）免疫治疗预后，而Enterocloster通过下调MAdCAM-1促进免疫抑制性Tr17细胞迁移导致治疗抵抗；证实回肠菌群通过IL-1β/TH17通路调控结肠癌化疗敏感性。⑤ 临床干预策略：发起30余项菌群干预试验，包括粪菌移植（FMT）、阿克曼氏菌菌株活体疗法及膳食调节，证实FMT联合免疫检查点阻断（ICB）可使转移性黑色素瘤客观缓解率达65%，并推动抗生素使用指南优化以减少医源性菌群破坏。⑥ 理论范式革新：提出菌群失调应作为癌症标志性特征，建立菌群-免疫-癌症三方互作模型，揭示β肾上腺素能信号介导的“应激性回肠病变”促进全身免疫逃逸，为癌症防治提供新靶点。⑦ 学科生态建设：构建跨学科研究网络与数据平台（覆盖8国17个中心），推动微生物组分析标准化，并通过MetaPhlAn4等工具实现菌株水平精准解析，为免疫-肿瘤-微生物学领域奠定方法学基础。
Impact of the ONCOBIOME network in cancer microbiome research
04-11 , doi: 10.1038/s41591-025-03608-8
Nature[IF:48.5]
① 这项研究发现，雄性受孕前的肠道菌群失调，会通过肠-生殖细胞系轴影响睾丸和精子以及雌性的胎盘功能，进而影响后代健康状况；② 用抗生素（nABX）和泻药（PEG）等手段诱导雄性小鼠肠道菌群失调，会增加其后代出现低出生体重、严重生长限制和早逝的风险，如果雄鼠肠道菌群在受孕前恢复，则可挽救对后代的不良影响；③ 雄鼠生殖细胞系介导了这种效应，肠道菌群失调可影响雄鼠生殖系统，包括睾丸的生理结构、代谢物、激素和精子小RNA等方面的变化，瘦素信号受损可能在雄鼠的肠-生殖轴紊乱中起关键作用；④ 雄鼠菌群失调导致受孕雌鼠胎盘功能不全的风险升高，表明胎盘缺陷可能是父亲肠道菌群失调影响后代健康的关键环节。
Paternal microbiome perturbations impact offspring fitness
2024-05-01 , doi: 10.1038/s41586-024-07336-w
Nature[IF:48.5]
① 这项研究通过筛选人类肠道微生物组宏基因组文库，发现了一组具有非传统糖苷酶活性（不通过Koshland机制水解糖苷键）且底物范围极广的细菌酶，并对其进行动力学、机制和结构分析；② 这类酶能够水解α和β立体化学键及多种连接类型的糖苷键，还可以裂解标准糖苷酶无法处理的底物，包括植物中的硫代葡萄糖苷和药物中的伪糖苷键；③ 这些酶通过氧化/还原和消除/水合步骤，通过分步反应进行糖苷键水解，每个步骤由不同的酶模块催化，这些模块在不同细菌和底物类型之间可以互换；④ 这些酶的同源物广泛存在于肠道等身体部位菌群以及土壤和海洋等环境菌群的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌中；⑤ 总之，该研究揭示了细菌碳水化合物代谢的新模式，这种不同于Koshland、逐步水解糖苷键的机制在细菌碳水化合物代谢中可能广泛存在。
An alternative broad-specificity pathway for glycan breakdown in bacteria
2024-06-19 , doi: 10.1038/s41586-024-07574-y
Nature[IF:48.5]
① 本研究揭示了肠道菌群对环境致癌物亚硝胺类化合物代谢的影响，发现肠道微生物通过生物转化作用可以促进这类化学物质诱导的膀胱癌；② 使用抗生素处理的小鼠模型，发现肠道菌群的耗竭大幅降低了亚硝胺类化合物BBN诱导的膀胱癌发生率，伴随着BBN的致癌性氧化代谢物BCPN在膀胱组织中的浓度降低；③ 体内和体外实验表明，摄入BBN的小鼠可在大肠内生成BCPN并被肠道重吸收，肠道菌群及其中的特定分离菌能在微氧和有氧条件下将BBN代谢为BCPN；④ 人类肠道菌群可在体外和小鼠体内将BBN转化为BCPN，且这种能力存在个体差异；⑤ 对其他三种亚硝胺类致癌物（EHBN、DBN和PBN）的研究表明，肠道菌群也可影响它们的毒代动力学；⑥ 这些发现表明，肠道菌群代谢可能是化学致癌的一个重要因素，这为改进对环境致癌物易感性的风险评估和癌症预防提供了新思路。
Gut microbiota carcinogen metabolism causes distal tissue tumours
2024-07-31 , doi: 10.1038/s41586-024-07754-w
Nature[IF:48.5]
① 华大生命科学研究院范广益、章文蔚、孙颖和山东大学李盛英与团队发表研究，通过分析公共数据库中的海洋宏基因组数据，构建了一个包含43,191个微生物基因组的全球海洋微生物基因组目录，揭示了海洋微生物的多样性及其在生物技术中的应用潜力；② 从公共数据库中提取了43,191个细菌和古菌的宏基因组组装基因组（MAGs），涵盖了3,470个微生物属和138个门，构建了一个全球海洋微生物基因组目录（GOMC）；③ GOMC显著扩展了已知海洋微生物的多样性，并通过分析细菌和古细菌 MAGs 的丰度，揭示了全球范围内微生物组的生物地理模式；④ 揭示了微生物基因组编码的适应性特征，如重新定义了海洋细菌基因组大小的上限，并展示了CRISPR–Cas系统与抗生素抗性基因之间的复杂权衡关系；⑤ 通过计算机预测，发现了1种新型CRISPR–Cas9系统、10种抗菌肽、3种能够降解塑料（PET）的酶，并在实验中得到验证，展示了海洋宏基因组在生物技术应用方面的潜力。
Global marine microbial diversity and its potential in bioprospecting
2024-09-04 , doi: 10.1038/s41586-024-07891-2
Nature[IF:48.5]
① 本研究通过筛选健康人类肠道微生物群，构建了一组由18株共生菌组成的菌群（F18-mix），能够通过竞争机制有效抑制肠杆菌科细菌在肠道内生长，这一发现为对抗感染和炎症性肠病（IBD）提供了新的潜在治疗策略；② 小鼠中，移植F18-mix能特异性抑制肠杆菌科（尤其克雷伯菌属）细菌在肠道内的生长，并减轻由克雷伯菌属和埃希氏菌属驱动的肠道炎症，而不破坏肠道共生菌群的平衡；③ 机制上，F18-mix通过代谢竞争机制，消耗肠道内的葡糖酸盐等碳源和营养物质，从而建立对克雷伯菌的定植抵抗；④ IBD患者中，携带葡糖酸代谢基因的肠道菌群显著增加，尤其是肠杆菌科，提示这些基因可能在IBD病理过程中起重要作用。
Commensal consortia decolonize Enterobacteriaceae via ecological control
2024-09-18 , doi: 10.1038/s41586-024-07960-6
Nature[IF:48.5]
① 这项研究对洪都拉斯18个孤立村庄的1787 名成人居民的社交网络结构与肠道微生物组组成之间关系进行了综合分析，发现菌株共享可以通过复杂的、村庄范围的社交互动来实现；② 微生物共享发生在多种人际关系类型之间，包括非亲属和非家庭关系；③ 社交关系（无论是家庭内还是家庭外）均显著提高了肠道微生物菌株的共享率，社交关系的强度（如共同用餐频率或互动频率）与菌株共享呈正相关；④ 菌株共享不仅限于直接的社交联系，还延伸到二级社交联系，表明了更广泛社交网络的重要性；⑤ 社交网络中的核心个体，与整个村庄的微生物群相似度更高，而处于社交网络边缘位置的人则较低；⑥ 间隔两年的纵向研究表明，与没有社交关系的人相比，有社交关系的个体间在菌株共享方面表现出更大的趋同（菌株共享增加的幅度更大）；⑦ 这些发现揭示了人类社交行为与肠道微生物组生态学的复杂互动，为理解社会行为如何塑造健康提供了新视角。
Gut microbiome strain-sharing within isolated village social networks
2024-11-20 , doi: 10.1038/s41586-024-08222-1
Nature[IF:48.5]
① 这项研究揭示了肠道微生物组中菌株丰富度（strain richness, SR）的物种特异性及其对粪菌移植（FMT）效果的影响，为优化微生物治疗产品提供了理论基础；② 肠道物种的SR普遍较低，平均不到2个菌株/物种，显著低于土壤和湖泊生态系统；③ SR因物种而异，例如，脆弱拟杆菌几乎始终保持单一菌株，而某些物种可能拥有多达2-3个菌株；④ 菌株丰富度与物种的核心和附属基因组大小及代谢多样性相关，高SR物种通常具有更大的附属基因组（accessory genome）；⑤ 通过合并多供体菌群的FMT向受体肠道中引入超生理水平的肠菌物种SR，可短暂提高受体的SR，但停止干预后，受体SR会逐渐回归至人群平均水平；⑥ 分层分析表明，SR能够预测移植菌株在受体中的行为：低SR物种倾向于菌株替换或无法定植，而高SR物种倾向于新增定植，使同物种的供体和受体菌株共存；⑦ 研究指出，SR的生态限制对FMT和活菌治疗的设计至关重要，并建议采用持续的维护剂量以提高治疗效果。
Gut microbiota strain richness is species specific and affects engraftment
2024-11-27 , doi: 10.1038/s41586-024-08242-x
Nature[IF:48.5]
① 这项研究发现了能在小鼠肠道中稳定定植的共生真菌 Kazachstania pintolopesii（Kp），并揭示了其在宿主免疫调控中的双面角色，为在小鼠中研究共生真菌及与宿主的互作提供了一种有价值的模式生物，也提醒实验设施中需注意其对小鼠实验结果的潜在影响；② 通过对实验室小鼠、野生小鼠的肠道真菌群进行全面筛查，研究者发现Kp能稳定定植于小鼠肠道，并通过母代传递给后代，③ Kp的肠道定植独立于细菌群，其适应性和稳定性使其能够占据小鼠肠道真菌群的主导地位，对其他真菌发挥定植抵抗作用；④ 正常情况下，Kp不会触发宿主免疫反应，但当肠道黏液层受到干扰（如膳食纤维缺乏）时，它能通过诱导上皮细胞分泌 IL-33，激活 IL-33–ST2 信号通路，从而诱导宿主 2 型免疫反应（包括嗜酸性粒细胞增多和 Th2 极化）；⑤ 此免疫反应具有双重效应，一方面增强小鼠对线虫寄生虫的抵抗力，另一方面在食物过敏模型中加重过敏反应。
Fungal symbiont transmitted by free-living mice promotes type 2 immunity
2024-11-27 , doi: 10.1038/s41586-024-08213-2
Nature[IF:48.5]
① 越来越多的极端气候事件威胁着陆地生态系统的功能，本研究探讨了土壤微生物组对极端气候事件的响应及其对生态系统功能的影响；② 将来自欧洲30处草原的土壤暴露于四种极端气候事件（干旱、洪水、冰冻和高温），土壤微生物组表现出小而高度一致且系统发育保守的响应；③ 高温处理对土壤微生物组的影响最为显著，增强了休眠和孢子形成基因的表达，降低了代谢多样性；④ 土壤微生物组对高温的响应尤其可以通过当地气候条件和土壤特性来预测，那些通常不经历极端条件的土壤最为脆弱；⑤ 研究结果表明，不同气候下的土壤微生物组对极端气候事件有统一的响应模式，但预测群落变化的程度可能需要了解当地微生物组的情况。
Soil microbiomes show consistent and predictable responses to extreme events
2024-11-27 , doi: 10.1038/s41586-024-08185-3
Nature[IF:48.5]
① 本研究首次全面调查了地球上152个主要山脉冰川融水溪流（GFS）中的细菌微生物组，发现这些溪流中的细菌微生物组在分类上与其它冰冻圈微生物组显著不同，具有独特的生物地理分布模式；② 研究揭示了超过一半的细菌特异于特定的山脉范围，一些甚至只存在于单一的冰川融水溪流中，而少数则在全球范围内广泛分布且丰度较高；③ GFS微生物组中62.2%的扩增子序列变异体（ASVs）为特定区域所独有，尽管其相对丰度较低，但对β多样性贡献显著；④ 地理隔离和环境选择共同塑造了这些溪流中细菌的生物地理分布，表现为不同山脉和半球之间的组成模式差异，如新西兰南阿尔卑斯山和厄瓜多尔安第斯山脉，显示出更高的特异性水平，这与这些地区的动植物区系高度特有性相符；⑤ 分子系统发育分析还揭示了由于环境选择导致的微多样性群体，可能促进了功能弹性和对冰川融水溪流细菌多样性和生物地理分布的贡献；⑥ 气候变化导致的冰川退缩正将这一独特的微生物组置于风险之中，本研究为未来气候变化微生物学研究提供了全球参考。
Diversity and biogeography of the bacterial microbiome in glacier-fed streams
01-01 , doi: 10.1038/s41586-024-08313-z
Nature[IF:48.5]
① 农业农村部沼气科学研究所承磊团队与合作者发表研究，发现了一种新的甲醇生成代谢途径，并揭示甲醇在细菌与产甲烷古菌之间的共营养作用；② 研究表明，嗜热厌氧细菌 Zhaonella formicivorans 能够将甲酸转化为甲醇，而不依赖外源甲基化化合物；③ 由于甲醇积累会抑制甲酸代谢，研究人员发现，当该细菌与甲基营养型产甲烷古菌 Methermicoccus shengliensis 共培养时，后者能够消耗甲醇，从而维持甲酸降解的热力学可行性；④ 这一现象代表了一种新的共营养模式，除了已知的氢（H₂）、甲酸和电子传递外，甲醇也可以作为微生物共营养的介质；⑤ 通过同位素示踪实验，研究确认甲酸的碳被转移至甲醇，并最终被 M. shengliensis 代谢为甲烷，证实甲醇在细菌和古菌之间的物质交换作用；⑥ 研究进一步进行了热力学分析，发现甲醇浓度的维持对整个共营养体系至关重要，这种代谢模式可能广泛存在于地下甲烷生态系统中；⑦ 该研究不仅解释了甲基化化合物在厌氧环境中的来源，还拓展了对微生物共营养与碳循环的理解，为未来能源微生物学和环境修复研究提供了新思路。
Methanol transfer supports metabolic syntrophy between bacteria and archaea
01-29 , doi: 10.1038/s41586-024-08491-w
Nature[IF:48.5]
① AWI-Gen2微生物组计划是迄今规模最大的非洲肠道微生物组研究，这项横断面研究纳入了非洲4个国家不同类型人群的1,801名女性，通过鸟枪法宏基因组测序结合临床和人口统计数据分析，揭示了地理、生活方式和健康状况与肠道微生物组的关联；② 地理因素是影响肠道微生物组组成的最主要因素，不同地区的人群微生物组成存在显著差异，如城市居民密螺旋体属和Cryptobacteroides减少，而双歧杆菌属增多；③ 通过宏基因组组装构建了1,005个新的细菌基因组，极大扩展了对非洲肠道微生物多样性的认知，并发现了多个此前未被描述的微生物种类；④ 组装了数百个产琥珀酸密螺旋体基因组，这些细菌在工业化人群中缺失，其原因可能与抗生素敏感性和低纤维饮食有关；⑤ 发现了40,135个新病毒基因组，包括9种新的超大噬菌体（jumbophage），拓展了人类对肠道病毒组的理解；⑥ 鉴定出与HIV感染相关的微生物组特征，其中包括Dysosmobacter welbionis 和 Enterocloster sp.等此前未发现与HIV关联的分类群；⑦ 本研究填补了非洲肠道微生物组研究的空白，为未来微生物组与健康之间关系的研究提供了宝贵数据，并强调了提高中低收入国家微生物组研究代表性的重要性。
Expanding the human gut microbiome atlas of Africa
01-29 , doi: 10.1038/s41586-024-08485-8
Nature[IF:48.5]
① 本综述全面探讨了真菌对地球生态系统的影响，涵盖其生态作用、农业和林业中的作用、对人类健康的影响以及潜在的生物技术应用；② 真菌通过分解有机物、固碳和与植物共生等在生态系统中发挥关键作用，但气候变化正在影响其分布，并可能增加植物、野生动物和人类的真菌病；③ 农业和林业中，真菌既可促进作物生长，也会导致病害，全球作物损失的30%归因于真菌病害，且杀菌剂耐药性问题日益严重；④ 真菌感染危害人类健康，人类真菌组在健康和疾病中发挥重要作用，例如肠道和皮肤的共生真菌可以调节免疫；⑤ 抗真菌药物的种类有限，耐药性加剧、新兴真菌感染的出现，为人类健康和粮食安全带来了新的挑战；⑥ 真菌在食品、医药和工业材料等多个领域展现出巨大潜力，例如用于生产新型抗生素、生物燃料和可降解塑料；⑦ 综述强调了“同一健康”理念，即真菌对环境、农业和人类健康的影响是相互关联的，需要跨学科研究和全球合作。
Fungal impacts on Earth's ecosystems
02-05 , doi: 10.1038/s41586-024-08419-4
Nature[IF:48.5]
① 纤维素的生物降解极具挑战性，本研究通过宏基因组学等方法，在专门降解木质纤维素微生物群落的“基因暗物质”（未知功能的DNA序列）中发现了一种能够氧化裂解纤维素的金属酶CelOCE，可助力实现可持续生物燃料生产；② CelOCE采用外切氧化机制，选择性作用于纤维素的C1位点，唯一产物是纤维二糖酸；③ 结构解析显示，CelOCE含有独特的铜催化中心，其活性位点被埋藏在紧凑的果冻卷（jelly-roll）结构中，并具备扁平化的纤维素结合界面，适合与纤维素作用；④ CelOCE以二聚体形式存在，其中一个亚基与纤维素结合并裂解，而另一个亚基能原位生成过氧化氢，支持氧化反应的持续进行；⑤ 在工业真菌里氏木霉中表达CelOCE后，其分泌蛋白可在工业预处理生物质降解过程中显著提高葡萄糖释放量，对甘蔗渣的糖化效率提升21%；⑥ CelOCE代表了一种全新的细菌氧化酶催化机制，其发现拓展了对细菌氧化酶如何克服生物质降解难题的理解，并在生物燃料、农业废弃物利用等领域具有应用价值。
A metagenomic ‘dark matter’ enzyme catalyses oxidative cellulose conversion
02-12 , doi: 10.1038/s41586-024-08553-z
Nature[IF:48.5]
① 本研究通过菌株分辨宏基因组学和分离株测序，发现护理院居民的皮肤是多重耐药病原体的重要储存库；② 多重耐药真菌病原体耳念珠菌，在居民皮肤上广泛存在，并呈克隆性传播；③ ESKAPE（屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌和肠杆菌属）等高风险耐药细菌在护理院居民间广泛共享；④ 部分居民皮肤的多个部位检测到碳青霉烯酶基因，提示皮肤可能是耐药基因的重要储存库；⑤ 分析七家护理院的公开数据，进一步证实病原菌及耐药基因的潜在传播风险。
Clonal Candida auris and ESKAPE pathogens on the skin of residents of nursing homes
02-26 , doi: 10.1038/s41586-025-08608-9
Nature[IF:48.5]
① 研究设计与方法：前瞻性跟踪191名健康婴儿，评估早期抗生素暴露对疫苗免疫反应的影响，采用系统疫苗学方法分析血液转录组和肠道菌群。② 核心发现：新生儿期直接使用抗生素显著降低7个月时肺炎球菌（PCV13）和结合疫苗（Infanrix Hexa）的抗体滴度，而产时或产后抗生素影响较弱。③ 转录组变化：抗生素暴露婴儿血液显示炎症模块激活，B细胞相关通路受抑制，与疫苗反应缺陷直接相关。④ 菌群关联分析：新生儿抗生素暴露导致6周时肠道双歧杆菌属丰度下降，与后续疫苗抗体水平降低显著正相关。⑤ 动物实验验证：无菌小鼠疫苗反应差，补充双歧杆菌菌群或市售益生菌（含两歧双歧杆菌和嗜酸乳杆菌）可恢复抗体生成和生发中心形成。⑥ 干预建议：肠道菌群靶向干预（如益生菌）可能改善抗生素暴露婴儿的疫苗免疫原性，需临床试验验证。
Bifidobacteria support optimal infant vaccine responses
04-02 , doi: 10.1038/s41586-025-08796-4
Nature[IF:48.5]
① 研究设计与方法：研究招募60名健康参与者接受5天环丙沙星治疗，通过纵向粪便样本和新开发的PolyPanner算法，组装5665个肠道菌群种群基因组，分析230万变异位点。② 核心发现与机制：短暂抗生素暴露驱动肠道共生菌向低代价耐药性进化，10%易感种群通过gyrA基因特定氨基酸位点突变发生选择性清扫，突变在停药后持续超过10周且无显著适应度代价。③ gyrA突变主导进化：DNA促旋酶gyrA基因83、87位点突变集中出现，其中gyrA:83位点的S→F/L突变最常见，占总gyrA突变的87%，与种群初始丰度和抗生素暴露期间的丰度下降相关。④ 进化动力学预测：gyrA进化概率由基线种群丰度、抗生素暴露期间丰度下降幅度及门类差异决定，Actinobacteria和Bacteroidota的进化概率分别是Firmicutes的30倍和3.8倍。⑤ 突变持久性与验证：gyrA突变在停药后1年内难以逆转，靶向扩增证实突变源自宿主体内原生进化，而非水平基因转移，揭示人类肠道是耐药性进化的关键生态位。
Brief antibiotic use drives human gut bacteria towards low-cost resistance
04-23 , doi: 10.1038/s41586-025-08781-x
Nature[IF:48.5]
① 研究对象与设计：研究比较小鼠在常规饮食（RC）与西方饮食（WD）下抗生素处理后肠道微生物群恢复差异，结合代谢建模与干预实验。② 核心发现：RC通过促进代谢共生加速微生物群恢复，而WD导致恢复停滞，且饮食干预比粪菌移植（FMT）更关键。③ 饮食影响恢复速度：RC组小鼠在抗生素后4天恢复微生物生物量，而WD组需至少7天，且28天后功能多样性仅恢复16%（RC组达69%）。④ 代谢建模揭示机制：RC促进复杂碳水化合物代谢的共生互作，WD则使优势菌独占资源，抑制多样化恢复路径。⑤ 干预实验验证：仅改变WD为RC可恢复微生物群，而FMT无法在WD环境下起效，证实饮食环境是恢复基础。⑥ 健康风险关联：WD组小鼠抗生素后持续菌群失调，使沙门氏菌感染风险升高96倍，提示饮食驱动的恢复对宿主防御至关重要。
Diet outperforms microbial transplant to drive microbiome recovery in mice
04-30 , doi: 10.1038/s41586-025-08937-9
Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology[IF:51]
① 这篇综述探讨了人类小肠微生物群（SIM）的特征、功能及其在健康和疾病中的作用；② SIM在生理特性上显著不同于结肠微生物群，具有较低的微生物多样性和生物量，其组成和功能随着小肠不同部位及进食-空腹周期动态变化；③ 小肠通过上皮屏障、黏液层、抗菌肽、分泌型IgA等抗体、胆汁酸抗菌作用、肠神经系统调节肠道运动等机制控制微生物群，保护宿主抵御微生物入侵、免受微生物代谢物的过度暴露；④ SIM代谢产物，包括胆汁酸和药物代谢产物，可影响全身代谢，其代谢活性具有个体化特征；⑤ 技术难点包括低生物量和难以采集样本等问题，限制了对健康个体SIM的研究，大部分数据来源于病理样本，可能存在偏倚；⑥ SIM失调与小肠细菌过度生长、功能性胃肠病、乳糜泻等多种疾病相关；⑦ SIM具有功能冗余性，尽管个体间微生物组成差异较大，但其整体代谢能力相似；⑧ 利用非侵入性技术，进一步揭示SIM的动态特性及其与宿主基因、饮食、药物的相互作用，是未来研究的重要方向。
Delving the depths of 'terra incognita' in the human intestine - the small intestinal microbiota
2024-10-23 , doi: 10.1038/s41575-024-01000-4
Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology[IF:51]
① 本研究综述了克罗恩病中宿主与病原共生体的相互作用，揭示了特定病原体在遗传易感宿主体内引发疾病的关键作用；② 肠道微生物群落的组成和功能在克罗恩病中发生改变，克罗恩病患者的肠道中特定细菌（包括肠杆菌科成员）的增加是一个常见特征，但目前尚不清楚这种变化是导致炎症的原因还是仅仅是炎症的后果；③ 动物模型研究表明，特定共生体能够引起类似克罗恩病的结肠炎，这表明特定微生物和宿主基因突变共同作用可能导致疾病；④ 克罗恩病相关基因变异通常影响宿主机制，限制细菌共生体在肠道粘膜的存在，强调了宿主-微生物相互作用在疾病发病机制中的重要性；⑤ 研究还讨论了基于微生物组的干预措施在精准治疗策略中的潜在作用，包括粪菌移植和特定细菌群体的使用，以及针对病原体关键代谢途径的小分子抑制剂。
Host-pathobiont interactions in Crohn's disease
2024-10-24 , doi: 10.1038/s41575-024-00997-y
Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology[IF:51]
① 这篇综述回顾了抗生素介导的肠道微生物群紊乱的证据，探讨了益生菌是否有助于恢复被抗生素破坏的微生物群；② 抗生素是治疗严重细菌感染的重要资源，但目前被过度使用，并可能造成伤害，包括对共生微生物群的破坏性影响；③ 几项荟萃分析表明，特定的益生菌可降低抗生素相关腹泻以及艰难梭菌相关腹泻的风险，目前尚无研究表明健康人使用抗生素后使用益生菌会产生临床危害，但需要对患者进行风险效益评估；④ 虽然低多样性的成人肠道微生物群与各种疾病相关，但较高多样性的微生物群与宿主健康并无因果关系，健康的微生物群应该既有弹性（能够抵御变化），又有适应性（能够应对变化）；⑤ 将多种微生物群指标（包括多样性和物种丰度）与宿主相关参数相结合来评估微生物群的恢复情况，可以减少单个微生物群分析方法固有的技术偏差；⑥ 衡量微生物组的恢复情况应包括评估抗生素耐药基因组；⑦ 目前的证据并不支持益生菌能使微生物群恢复到抗生素前状态的观点，有限的证据表明，某些益生菌可能会减轻抗生素对某些肠道细菌及其代谢终产物的影响，但也有有限的数据表明，特定的益生菌制剂可延缓受抗生素干扰的微生物群恢复。
Antibiotic-perturbed microbiota and the role of probiotics
2024-12-11 , doi: 10.1038/s41575-024-01023-x
Cell[IF:42.5]
① 大连医科大学马骁驰、法国国家农业研究院Francis Martin、中国科学院上海药物研究所果德安、大连医科大学王超作为共同通讯作者在Cell发表重要研究，通过大规模人类肠道真菌培养测序，建立了培养肠道真菌（CGF）参考基因组目录，揭示了人类肠道真菌多样性及其在常见疾病中的潜在作用，显著扩展了现有肠道真菌基因组资源，为肠道真菌组研究提供了重要参考数据；② 从135名健康中国人粪便样本中培养出12453株真菌，并进行全基因组测序，获得760个肠道真菌基因组，涵盖48个科、206个种，其中69个种为首次鉴定，CGF目录使肠道真菌的物种和蛋白质家族的基因组资源分别增加了4倍和2倍多；③ 对CGF基因组进行功能分析以及靶向代谢组学分析，描述了肠道真菌在基因功能、代谢产物方面的情况；④ 将CGF目录与公开的人类相关真菌（PHF）基因组资源结合起来，分析1.1万个人类粪便宏基因组数据，揭示了中国和非中国人群的肠道真菌组结构特征；⑤ 分析28个疾病的肠道真菌组特征，鉴定出疾病共享和疾病特异性的肠道真菌特征，或可作为疾病标志物，并在小鼠结肠炎模型中验证了部分特征性真菌信号的生物学效应，以及潜在的保护机制与物质基础。
A genomic compendium of cultivated human gut fungi characterizes the gut mycobiome and its relevance to common diseases
2024-05-14 , doi: 10.1016/j.cell.2024.04.043
Cell[IF:42.5]
① 该研究提出，遗传学中的全局上位效应可用于复杂微生物群落的建模，预测单个物种对群落功能的影响；② 为了检验这一假设，研究人员构建了包含8种土壤细菌的合成微生物群落库，测量了255种不同的物种组合的功能，建立线性回归模型FEE，能很好地预测加入一个新物种对群落功能的影响；③ 这种生态学全局上位效应在不同类型的微生物群落和生态条件下普遍存在，源于广泛的物种-物种相互作用；④ 该现象可用来优化微生物群落的功能，FEE在预测新组装的群落功能时表现出较高准确性（R²=0.80）；⑤ 这些发现为通过简单且可解释的统计模型预测微生物群落功能提供了新途径，具有重要的生物技术应用前景。
Global epistasis and the emergence of function in microbial consortia
2024-05-14 , doi: 10.1016/j.cell.2024.04.016
Cell[IF:42.5]
① 该研究发现，特定肠道细菌能将宿主产生的类固醇激素转化为另一类具有不同生物功能的类固醇激素；② Gordonibacter pamelaeae和迟缓埃格特菌可通过21-脱羟基作用将人胆汁中含有的皮质激素（如3α5αTHDOC）转化为孕激素（如THP）；③ 特定大肠杆菌（EcN）可产生氢气，这能促进迟缓埃格特菌的21-脱羟基作用，小鼠中EcN和迟缓埃格特菌的共定植可诱导THP生成；④ 使用比较基因组学和功能基因组学方法，鉴定出迟缓埃格特菌编码21-脱羟基功能的基因簇Elen_2451–2454；⑤ 孕晚期孕妇粪便中THP含量大幅升高，肠道菌群中含Elen_2451–2454基因簇的细菌增多，且移植孕妇粪菌可诱导小鼠粪便THP水平升高；⑥ 这些研究结果提示，肠菌将皮质激素转化为孕激素可能对怀孕和女性健康具有重要作用。
Gut bacteria convert glucocorticoids into progestins in the presence of hydrogen gas
2024-05-21 , doi: 10.1016/j.cell.2024.05.005
Cell[IF:42.5]
① 这项研究通过基于机器学习的方法，从全球微生物组数据中鉴定了近百万个新的候选抗菌肽（AMP），为抗生素药物研发提供了开放资源；② 研究者利用机器学习挖掘了公共数据库的63410个宏基因组和87920个高质量微生物基因组，创建了AMPSphere数据库，包含86万余个非冗余肽，与现有数据库少有重叠；③ AMPSphere揭示了AMP多样性及其演化起源（如长序列基因截断或复制），且AMP的产生随生境而异；④ 研究者对100个候选AMP进行合成和体内外测试，发现79个具有活性，其中63个对有临床威胁的耐药病原体表现出抗菌活性，其机制主要是破坏细菌膜。
Discovery of antimicrobial peptides in the global microbiome with machine learning
2024-05-30 , doi: 10.1016/j.cell.2024.05.013
Cell[IF:42.5]
① 本研究基于肠道菌群生态拓扑结构，鉴定出与癌症免疫治疗（ICI）效果相关的2个细菌功能群，并基于此开发了预测癌症患者对ICI治疗的应答的检测方法；② 通过对245例非小细胞肺癌（NSCLC）患者粪便的宏基因组（MG）测序，研究者构建了物种水平的共丰度网络，并将其聚类为与总生存期相关的物种互作群（SIG）——SIG1（37个MG物种）和SIG2（45个MG物种），分别与较差和较好的ICI治疗结果相关；③ 结合SIG1/SIG2比值（反映二者平衡关系）和嗜黏蛋白阿克曼菌的相对丰度，构建拓扑评分（TOPOSCORE），可估算个体对ICI治疗的应答情况；④ 在其他癌症队列中（NSCLC和泌尿生殖系统癌），检验了TOPOSCORE的稳健性和有效性；⑤ 将TOPOSCORE减化为基于21种细菌的qPCR快速检测方法，在NSCLC、结直肠癌和黑色素瘤患者中验证，有望在临床应用中改善患者分层；⑥ 这种方法可能成为评估肠道菌群失调的动态诊断工具，指导个性化菌群干预。
Custom scoring based on ecological topology of gut microbiota associated with cancer immunotherapy outcome
2024-06-20 , doi: 10.1016/j.cell.2024.05.029
Cell[IF:42.5]
① 肠道真核生物在饮食与宿主健康中的作用少有探索，这项研究通过对全球32个国家56,989人的大规模宏基因组学分析，揭示了肠道真核生物芽囊原虫属（Blastocystis）的分布及其与膳食习惯和心血管代谢健康的关联；② 芽囊原虫在全球范围内健康成人中普遍存在，其流行率因地理位置、生活方式和饮食习惯而异；③ 芽囊原虫的定植在个体中具有持久性，与宿主遗传无显著关联，主要由环境因素决定；④ 健康的植物性饮食者通常有较高的芽囊原虫携带率；⑤ 芽囊原虫与肠道微生物组的组成存在关联，其存在与更健康的心血管代谢指标相关，而与肥胖及菌群失调相关疾病呈负相关；⑥ 在一项涉及1,124人的饮食干预研究中，饮食质量的提高伴随着体重减轻、芽囊原虫的流行率和丰度的增加；⑦ 因此，芽囊原虫可能具有有益作用，这些发现为其在个性化饮食反应和疾病预防中的潜在益处提供了初步证据。
Intestinal Blastocystis is linked to healthier diets and more favorable cardiometabolic outcomes in 56,989 individuals from 32 countries
2024-07-02 , doi: 10.1016/j.cell.2024.06.018
Cell[IF:42.5]
① 本综述讨论了以能量平衡管理为目标的分子营养学的概念进展，包括新出现的膳食和药物干预及其与肠道微生物组的相互作用；② 地中海饮食、生酮饮食、热量限制和间歇性禁食等方法通过不同机制改善体重管理和代谢健康，这些饮食干预并不严格限制脂肪摄入；③ 新一代减重药物如GLP-1受体激动剂效果显著，其作用可能部分由肠道微生物组介导，但个体间反应差异需进一步研究；④ 肠道微生物组通过多种分子机制影响宿主能量平衡，例如短链脂肪酸和胆汁酸等菌群代谢物可发挥为宿主提供能量底物、调节食欲、影响热量消耗和脂肪储存等作用，因此需重新评估能量平衡范式，纳入肠道微生物组在能量摄入和消耗中的复杂作用，考虑基于宿主和微生物驱动的消化过程；⑤ 肠道微生物组研究对营养学提出新挑战，促使重新评估卡路里价值，考虑未吸收营养素和一般认为安全（GRAS）的成分（如甜味剂）对健康的影响，未来需整合微生物组数据制定精准饮食建议。
Digesting the complex metabolic effects of diet on the host and microbiome
2024-07-25 , doi: 10.1016/j.cell.2024.06.032
Cell[IF:42.5]
① 这项大型研究构建了人类生命周期的上呼吸道微生物群图谱，并揭示了其与宿主、环境因素及呼吸健康的关系；② 该横断面研究对3160名0至87岁荷兰人的3104个唾液/口咽和2485个鼻咽样本进行16S-rRNA测序；③ 鼻咽微生物群的生物量、多样性和组成与年龄强烈相关，其成熟发生在儿童和青少年阶段；④ 生活方式因素与口腔微生物群相关联，而环境因素则与鼻咽微生物群关系密切，例如，社交互动、性别和季节与鼻咽微生物群落相关，而口腔微生物群更多与抗生素、烟草和酒精使用相关；⑤ 此外，鼻咽微生物群还与近期的呼吸道症状和肺炎病史存在关联；⑥ 该研究为未来的研究建立了基准，并有助于理解微生物群与呼吸健康的关系。
Host and environmental factors shape upper airway microbiota and respiratory health across the human lifespan
2024-08-01 , doi: 10.1016/j.cell.2024.07.008
Cell[IF:42.5]
① 本研究利用计算和实验筛选平台，从人类微生物组数据中挖掘具有抗菌活性的候选肽，鉴定出323个潜在的由小可读框（smORF）编码的抗菌肽（SEP），并通过体外和体内实验证实了抗菌特性；② 基于人类微生物组计划中4个人体不同部位的1,773个宏基因组数据，从先前注释的444054个假定小蛋白家族中，通过计算分析预测抗菌活性，得到323个候选SEP；③ 合成了78个肽，70.5%在体外实验中表现出抗菌活性，SEP通过破坏细菌膜、协同作用及调节肠道共生菌来对抗病原体；④ 筛选出5个对病原体具有高活性、对共生菌活性有限或没有活性的SEP，在感染小鼠模型中验证了其抗感染作用，其中来自Prevotella copri的prevotellin-2表现出与多粘菌素B相当的抗菌效果。
Mining human microbiomes reveals an untapped source of peptide antibiotics
2024-08-19 , doi: 10.1016/j.cell.2024.07.027
Cell[IF:42.5]
① 这项研究探索了油酸（OA）在调节阴道微生物群落中的作用，并提出了一种基于代谢物的细菌性阴道病（BV）治疗策略；② OA能抑制与BV相关的惰性乳杆菌生长，同时促进健康相关的卷曲乳杆菌和其他乳杆菌生长；③ 在卷曲乳杆菌和相关乳杆菌中保守的基因farE和ohyA（惰性乳杆菌中缺乏这些基因），能被OA诱导活跃表达，赋予它们在富含OA的环境中的生长优势；④ farE基因编码脂肪酸外排泵，介导对OA的抗性，而ohyA基因编码油酸盐水合酶，能将OA转化为其他代谢产物（10-HSA），不仅减轻OA毒性，还为磷脂合成提供前体物质，从而促进卷曲乳杆菌等非惰性乳杆菌的生长和存活；⑤ OA在体外BV模型中比抗生素更有效地促进了卷曲乳杆菌的主导地位。
Vaginal Lactobacillus fatty acid response mechanisms reveal a metabolite-targeted strategy for bacterial vaginosis treatment
2024-08-19 , doi: 10.1016/j.cell.2024.07.029
Cell[IF:42.5]
① 本研究构建了包含2,533个食品宏基因组和元数据的公开数据资源cFMD，并分析了与人类肠道微生物组的关联，表明一些肠菌成员可能来自食物；② 研究者整合了1,950个新测序的食品宏基因组数据和583个公开数据，创建了开放访问的cFMD数据库；③ 生成了10,899个宏基因组组装基因组，聚类为1,036个原核生物和108个真核生物的物种水平基因组分箱（SGBs），其中320个SGBs是新发现的，拓展了对食品微生物系统发育多样性的认知；④ 食品微生物组在食品类别内部和之间都呈现显著多样性，；⑤ 将这些数据与超过20,000个人宏基因组数据进行比对，发现食品微生物占成人肠道微生物组的平均比例为3%；⑥ 菌株水平分析表明，某些食品微生物或能转移到人类肠道并定植（如副干酪乳杆菌），而一些菌种（如解没食子酸链球菌和黏膜黏液乳杆菌）则显示出在食品和人体之间趋异的基因组结构；⑦ cFMD在研究食品微生物组及其对人类肠道微生物组的影响方面具有重要价值，并为食品质量、安全性和认证方面的未来研究提供了宝贵资源。
Unexplored microbial diversity from 2,500 food metagenomes and links with the human microbiome
2024-08-29 , doi: 10.1016/j.cell.2024.07.039
Cell[IF:42.5]
① 饮食-菌群互作存在显著的个体间差异，该研究系统性分析了肠菌对不同类型的膳食异生物质（膳食来源的小分子化合物）的代谢活动，以及这些代谢活动对肠道菌群组成的影响，揭示了微生物代谢如何对特定膳食异生物质进行毒化或者解毒，以阐释菌群对饮食的个体化反应的机制；② 通过体外实验，该研究绘制了约150种小分子膳食异生物质与肠道微生物组之间的相互作用图谱；③ 特定膳食异生物质经过微生物代谢，可被转化为有毒（具有抗生素作用）或无毒的代谢产物，这些代谢产物可与其他微生物产生新的相互作用（如：交叉敏感化、交叉保护），进而影响整个群落的反应和变化，这可以解释相同的膳食异生物质为何可以对不同个体的肠道菌群产生不同的重塑作用；④ 鉴定出对膳食异生物质——白藜芦醇进行解毒的肠菌基因和酶，并证明这种酶参与了白藜芦醇对菌群重塑作用的个体差异；⑤ 通过定植人类肠道菌群的小鼠模型，证实了微生物代谢确实可以预测特定异生物质对复杂群落的重塑；⑥ 这些发现为理解饮食-微生物相互作用的复杂性以及个性化营养干预提供了新线索。
Microbial transformation of dietary xenobiotics shapes gut microbiome composition
2024-09-19 , doi: 10.1016/j.cell.2024.08.038
Cell[IF:42.5]
① 这项研究表明，当药物作用于复杂菌群时，菌群成员相互作用导致的群落行为的涌现，可以改变群落成员对药物的敏感性，药物的生物转化和生物累积是群落保护作用的关键，而过高的药物浓度可能打破群落保护作用；② 研究比较了30种药物对含32种菌的合成群落的影响以及对每个群落成员的单独影响，发现在群落环境中，药物-细菌物种之间的相互作用大多保持不变，但有26%出现了群落行为；③ 其中，交叉保护现象（药物敏感物种在群落中受到保护）是交叉敏感化现象（敏感物种在群落中变得更敏感）的6倍；④ 在低药物浓度下，交叉保护更为常见，但随着药物浓度增加，交叉保护减少而交叉敏感化增加，表明群落的恢复力/韧性在强烈干扰下可能崩溃；⑤ 药物生物转化和生物积累在一定程度上可以解释群落保护现象，例如，特定的细菌通过表达特定的硝基还原酶来降解药物氯硝柳胺，从而保护自身和敏感的群落成员；⑥ 这些发现强调了在设计改善疗法时考虑肠道菌群与药物相互作用的重要性，有助于预测复杂群落对药物治疗的反应，并为优化群落组成以减少药物不良反应或提高药物疗效提供了可能性。
Emergence of community behaviors in the gut microbiota upon drug treatment
2024-09-19 , doi: 10.1016/j.cell.2024.08.037
Cell[IF:42.5]
① 本研究通过分析2227名婴儿的鼻腔和肠道微生物组轨迹、母乳成分和喂养特征，揭示了母乳喂养与生命早期微生物定植模式之间的关联及其对呼吸系统健康的影响，表明母乳通过调节出生后第一年的微生物群发育节奏来间接预防哮喘；② 健康婴儿中，与3月龄相比，1岁时的鼻腔和肠道微生物组丰富度和多样性升高，母乳喂养状态对微生物组特征有重要影响；③ 建立“PreTCO系统”计算方法，用其分析微生物定植模式（早期、持续、晚期），以表征微生物群落的发育过程（随时间的动态变化）；④ 早期断奶（不足3个月）会导致微生物组定殖模式的加速，过早获得特定微生物物种和功能，包括活泼瘤胃球菌和色氨酸生物合成，增加哮喘风险；⑤ 而延长母乳喂养则有助于微生物组的逐步成熟，从而降低哮喘风险；⑥ 微生物定植模式和母乳成分可以准确预测学龄前哮喘（AUC=0.93），通过中介分析等方法证明微生物组轨迹介导了母乳喂养对哮喘的保护作用；⑦ 这些发现强调了延长母乳喂养对呼吸健康的益处，并突出了潜在的微生物干预靶点。
Microbial colonization programs are structured by breastfeeding and guide healthy respiratory development
2024-09-19 , doi: 10.1016/j.cell.2024.07.022
Cell[IF:42.5]
① 微生物在实现联合国可持续发展目标（SDGs）中发挥关键作用，特别是在生物圈功能、人类健康支持、以及管理自然和人工景观中的生命方面，通过有效管理微生物健康，可以找到解决气候变化、人类健康、食品和能源生产等多重可持续性目标的方案；② 研究发现，微生物在地球生物化学过程中的中心作用使其与每个SDG直接或间接相关，它们在全球范围内的普遍性和全球角色为协同加速多项SDGs的进展提供了新机会；③ 文章还强调了新兴国际政策框架应反映微生物在实现可持续未来中的重要性，通过微生物研究和技术，可以实现对多个SDG的协同推进，包括气候行动、生物多样性保护、食品安全和能源生产等。
Scientists' call to action: Microbes, planetary health, and the Sustainable Development Goals
2024-09-19 , doi: 10.1016/j.cell.2024.07.051
Cell[IF:42.5]
① 这篇综述探讨了微生物学的历史和未来；② 现代微生物学根据技术的发展将关注点从单个菌株培养物转移到自然栖息地的复杂群落整体，结合测序、质谱、分子生物学、芯片以及显微镜等技术揭示不同栖息地的天然微生物；③ 在后组学时代，从群落整体回归到单个菌株是微生物生理研究的基础，包括利用宏基因组数据重建单个菌株的基因组信息以及基于基因组信息改进分离纯化条件，以及基于微流控等高通量分离技术分离培养；④ 宏基因组测序拓展了人类对于生物进化和生物多样性的新认识，也可以发掘鉴定新的蛋白质家族，随后基于AlphaFold、RoseTTAFold和ESMFold等算法可重现蛋白三维结构，以支持功能预测；⑤ 宏基因组测序病毒、质粒和其他染色体外实体的见解逐步提高，同时也揭示了微生物新的遗传密码；⑥ 目前关注的问题包括将生物地理学映射到基因和基因组、挖掘微生物种群中的遗传异质性、原位微生物活性以及其环境适应能力、微生物群落的生态长期进化、基于CRISPR-Cas进行群落基因编辑等；⑦ 现在微生物学使用全新的分子和计算策略从复杂微生物系统生成大量新型数据，迫使研究者转变假设驱动的研究范式，应整合多尺度数据揭示系统复杂性。
Modern microbiology: Embracing complexity through integration across scales
2024-09-19 , doi: 10.1016/j.cell.2024.08.028
Cell[IF:42.5]
① 上海交通大学赵立平、彭永德和张晨虹、启东市人民医院施羽与团队发表重要研究，基于系统生物学原理提出了新的微生物组分析框架，通过识别稳定相关的微生物基因组对，构建了“两个竞争功能群”（TCG）模型，代表了一种普遍存在的与人体健康相关的核心肠道微生物组特征；② 研究纳入糖尿病高纤维饮食干预研究和包含15种疾病的26项病例对照研究的数据集，基于“稳定的互作关系标志着核心组分”的系统生物学原理，通过构建高质量宏基因组组装基因组（HQMAGs，接近菌株水平）的共丰度网络，识别了不同环境扰动中稳定相关的肠菌对，鉴定出彼此间负相关的TCG（C1A和C1B）；③ C1A可被视为对健康有益的“基础功能群”，以纤维发酵和产丁酸为功能特征，而C1B可被视为有害的“病生功能群”，以毒力/致病性和抗生素抗性为特征；④ 基于包含284个HQMAGs的核心TCG的随机森林模型能够以中等到优异的表现，区分各种不同疾病的病例与对照，并预测免疫疗法的结果；⑤ TCG模型为理解和研究肠道微生物组提供了新视角，强调了稳定竞争性互作的两个核心功能群在人类健康中的重要性，在生物标志物、疾病诊断和管理、微生物组精准医学方面具有重要价值。
A core microbiome signature as an indicator of health
2024-10-07 , doi: 10.1016/j.cell.2024.09.019
Cell[IF:42.5]
① 中山大学施莽、阿里云李兆融与团队发表研究，建立深度学习算法LucaProt，通过数据挖掘，极大地扩展了对全球RNA病毒多样性的认知；② LucaProt算法整合了序列和预测的结构信息，能够准确识别RNA依赖性RNA聚合酶（RdRP）序列，成功从全球不同生态系统的10,487份宏转录组中鉴定了161,979个潜在的RNA病毒物种和180个RNA病毒超群（相当于门或纲的分类级别）；③ 研究发现的RNA病毒不仅包含许多之前未充分研究的群体，还包括基因组长度长达47,250个核苷酸、具有复杂基因组结构的病毒；④ 通过RT-PCR和RNA/DNA测序验证了部分新发现的RNA病毒⑤ 新发现的病毒存在于各种环境中，如空气、温泉和海底热液喷口，表明RNA病毒在全球各生态系统中的广泛分布和多样性。
Using artificial intelligence to document the hidden RNA virosphere
2024-10-09 , doi: 10.1016/j.cell.2024.09.027
Cell[IF:42.5]
① 本研究发现了一类名为“方尖碑”（obelisks）的独特的可遗传RNA元件，在多样化环境和人类微生物组中广泛存在，具有潜在的生物学意义；② “方尖碑”的共性特征包括：约1kb的环状RNA基因组，可能呈现杆状基因组二级结构，以及编码功能未知的“Oblin”蛋白超家族；③ 部分“方尖碑”包含一种锤头状核酶变体；④ 通过全球范围调查，鉴定出来自不同生态位的29,959个独特的“方尖碑”（以90%序列同一性聚类）；⑤ 在人类微生物组中，“方尖碑”出现频率较高，在约7%的粪便样本和约50%的口腔样本中被检测到；⑥ 研究确定了一种以人类口腔细菌血链球菌SK36为细胞宿主的特定“方尖碑”，但在充足的生长条件下，其对SK36的生长并非必需；⑦ 这些观察结果表明，“方尖碑”可能是一类在人类和全球微生物组中未被注意到的多样化RNA，其具体影响尚待进一步研究。
Viroid-like colonists of human microbiomes
2024-10-30 , doi: 10.1016/j.cell.2024.09.033
Cell[IF:42.5]
① 本研究通过机器学习模型预测粪便微生物负荷，揭示其是肠道微生物组改变的主要决定因素，同时也是疾病关联研究中的一个干扰因子；② 研究开发了一种基于相对丰度数据预测粪便微生物负荷（每克微生物细胞数）的机器学习方法；③ 应用该预测模型于大规模宏基因组数据集（n=34,539），发现微生物负荷与多种宿主因素（如年龄、饮食和药物使用）相关；④ 研究还表明，对于多种疾病，微生物负荷的变化而非疾病本身更强烈地解释了患者肠道微生物组的改变；⑤ 调整微生物负荷的影响后，大多数与疾病相关的微生物种类的统计显著性显著降低；⑥ 研究结果强调了粪便微生物负荷在理解健康和疾病中微生物组变异的重要性。
Fecal microbial load is a major determinant of gut microbiome variation and a confounder for disease associations
2024-11-13 , doi: 10.1016/j.cell.2024.10.022
Cell[IF:42.5]
① 该研究揭示了一种新型的肠-肺轴免疫调控机制，表明肠道共生原生生物Tritrichomonas musculis（T.mu）通过驱动肠道固有淋巴细胞（ILC2）向肺部迁移，促进嗜酸性粒细胞在肺部积累，从而影响肺部免疫环境和呼吸系统疾病结果；② 小鼠中，T.mu通过与肠道菌群互作，引起由琥珀酸驱动的肠道炎症性ILC2（iILC2）活化，促使其通过1-磷酸鞘氨醇受体4（S1PR4）依赖的机制迁移至肺部；③ iILC2、T细胞和B细胞通过ICOS-OX40-IL-2轴形成三方互作网络，促进嗜酸性粒细胞在肺部的稳定积累；④ 这种由T.mu诱导的肺部免疫环境可加重哮喘样过敏性气道炎症，但在结核分枝杆菌感染中具有保护作用，限制了病原体扩散；⑤ 在严重过敏性哮喘患者的痰液中检测到与T.mu相关的原生生物DNA，提示其在人类呼吸疾病中的潜在作用。
A gut commensal protozoan determines respiratory disease outcomes by shaping pulmonary immunity
2024-12-19 , doi: 10.1016/j.cell.2024.11.020
Cell[IF:42.5]
① 该研究开发了一种结合宏基因组信息的宏蛋白质组学（MIM）方法，为理解宿主-微生物组-饮食相互作用提供了新工具，并为炎症性肠病（IBD）等肠道微生物组相关疾病的个性化诊疗开辟了新的可能性；② MIM能够同时评估饮食、宿主和微生物组的蛋白质的功能性特征；③ 使用MIM，研究者在IBD等多种疾病中鉴别出肠道微生物组的组成性失调和功能性失调，并识别出IBD中的宿主炎症信号与共生菌抑制之间的联系；④ MIM可评估IBD相关的饮食模式变化、特殊饮食治疗的依从性（如全肠内营养）及小肠吸收异常；⑤ MIM发现了一组跨宿主和微生物的蛋白质标志物，在IBD诊断的敏感性和特异性上优于钙卫蛋白，并能反映饮食依从性与治疗效果。
Metagenome-informed metaproteomics of the human gut microbiome, host, and dietary exposome uncovers signatures of health and inflammatory bowel disease
01-20 , doi: 10.1016/j.cell.2024.12.016
Cell[IF:42.5]
① 这项研究采用统一处理流程，整合了来自68个国家的168,464个16S测序样本，构建了规模空前的全球人类肠道微生物组数据库（人类微生物组汇编 microbiomap.org），并分析了地理和技术因素对微生物组多样性的影响；② 不同地区的微生物组组成和多样性显著不同，例如中亚和南亚的微生物组与欧美地区差异尤为显著；③ 技术因素（如扩增子选择和DNA提取方法）显著影响了微生物组组成，并可能导致区域间结果的偏差；④ 基于该数据库训练的机器学习分类器可以根据微生物组的组成准确预测样本的地理来源，表现出良好的分类能力；⑤ 许多地区（尤其是低收入国家）样本采集不足，表明这些地区可能存在大量未被发现的微生物；⑥ 该数据库为未来微生物组研究提供了关键资源。
Integration of 168,000 samples reveals global patterns of the human gut microbiome
01-22 , doi: 10.1016/j.cell.2024.12.017
Cell[IF:42.5]
① 浙江大学李福勇与团队发表研究，探索了一种旨在恢复肠道菌群的饮食干预策略，表明其可有效改善菌群和心血管代谢健康；② 研究采用随机对照试验，测试了“恢复饮食”（模拟非工业化饮食模式）和重新引入罗伊氏乳杆菌（工业化人群中罕见的一种肠菌）的菌群恢复策略；③ 恢复饮食降低了肠道菌群的多样性，促进了来自非工业化人群的罗伊氏乳杆菌菌株的短期定植，并纠正了工业化相关的肠道菌群特征，改善菌群组成和功能、肠道代谢产物和肠道环境；④ 该饮食还改善了与慢病相关的肠菌衍生血浆代谢物（如增高吲哚-3-丙酸），并改善了多项心血管代谢标志物（降低体重、有害胆固醇、空腹血糖和C反应蛋白）；⑤ 肠道菌群的基线特征和对饮食的响应性，可预测饮食对心血管代谢的改善情况；⑥ 该研究表明，针对恢复肠道菌群的饮食干预可有助于改善宿主-菌群互作，有助于指导饮食建议和治疗策略的研发。
Cardiometabolic benefits of a non-industrialized-type diet are linked to gut microbiome modulation
01-23 , doi: 10.1016/j.cell.2024.12.034
Cell[IF:42.5]
① 本研究系统调查了国际空间站的微生物和化学环境，评估长期太空任务对宇航员健康的影响；② 在空间站九个舱室收集803个表面样本，通过多组学方法，创建了空间站内部微生物和化学成分的三维图谱；③ 空间站各舱室具有独特的受人类活动驱动的微生物和化学特征；④ 与地球上的其他建筑环境相比，空间站的微生物主要由人类相关细菌主导，多样性较低，代表工业化环境极端案例；⑤ 利用宏基因组测序技术检测出抗生素耐药基因和潜在病原体，如肺炎克雷伯菌和EB病毒，为宇航员健康风险预警提供新工具；⑥ 这项研究为未来太空探索中如何维持人类健康提供了宝贵的资源和指导。
The International Space Station has a unique and extreme microbial and chemical environment driven by use patterns
02-27 , doi: 10.1016/j.cell.2025.01.039
Cell[IF:42.5]
① 上海交通大学肖湘、赵维殳、华大生命科学研究院刘姗姗、徐讯、韩默、中国科学院深海科学与工程研究所张维佳与团队，通过采集马里亚纳海沟等深渊带1,648个沉积物样本（6-11公里水深），构建了92-Tbp的MEER数据集，揭示了深渊微生物生态系统的独特规律；② 鉴定出7564种微生物，89.4%是未报道的新物种；③ 中性漂变对深渊区微生物群落的作用微弱，而同质选择（50.5%）和扩散限制（43.8%）是主要的生态驱动力；④ 同质选择促使微生物采用“精简型”策略，这类微生物具有精简基因组，通过芳香化合物利用（适应寡营养）和抗氧化系统（抗高压），而扩散限制则促进微生物采用“多能型”策略，通过保留更大基因组维持代谢多样性，从而实现深渊生存；⑤ 该研究首次系统揭示了极端高压海洋环境下微生物的生态驱动机制与进化策略。
Microbial ecosystems and ecological driving forces in the deepest ocean sediments
03-06 , doi: 10.1016/j.cell.2024.12.036
Cell[IF:42.5]
① 微生物组研究近年来快速发展，但相关性研究的局限性阻碍了其临床应用，本文提出了一种从大数据和实验模型到临床试验的多阶段迭代研究策略，以推进因果机制研究和临床转化；② 这种方法从大数据分析开始，通过挖掘大型队列多组学数据，识别与健康和疾病表型相关的微生物组特征，生成假说；③ 然后通过以宿主为中心的方法，利用体内外模型对假说进行初步验证，确认因果性；④ 之后通过以微生物为中心的方法，深入揭示微生物组对宿主状态的影响机制；⑤ 基于微生物的作用机制，在临床前试验中设计和测试相关干预措施的有效性和安全性，为后续临床试验奠定基础；⑥ 小鼠模型与人类之间存在生理差异，可能影响研究结果的可转化性，但通过迭代实验和改进模型可克服这些挑战，加速微生物组疗法的研发。
From big data and experimental models to clinical trials: Iterative strategies in microbiome research
03-06 , doi: 10.1016/j.cell.2025.01.038
Cell[IF:42.5]
① 研究设计与方法：通过微生物组学、基因组学及小鼠模型，解析肠道菌群对酚类苷类（如红景天苷、水杨苷）的代谢机制，结合Tn-seq和酶活性分析追踪苷元释放路径。② 核心发现：肠道菌群成员特异性代谢不同苷类，释放功能多样的苷元。例如，Bacteroides uniformis通过专用酶系统代谢红景天苷生成白藜芦醇抑制艰难梭菌，水杨苷代谢产物水杨醇可缓解肠道炎症。③ 酶系统特异性：B. uniformis演化出糖苷水解酶3（GH3）家族的专用系统（如BACUNI_00919和BACUNI_01042），针对苷类酚基结构差异选择性水解；而B. ovatus依赖GH16家族酶（Bo_02228）通用代谢苷类及寡糖。④ 苷元功能差异：白藜芦醇苷代谢为白藜芦醇对20株艰难梭菌均具抑制作用；水杨醇通过抑制TNF-α和IL-6缓解肠炎，但熊果苷代谢释放的对苯二酚因毒性无效，表明苷元功能依赖微生物代谢路径。⑤ 生理与疾病关联：在肠炎模型中，B. uniformis代谢水杨苷生成水杨醇显著改善小鼠体重下降和结肠损伤（结肠长度恢复至2.8cm），且需完整GH酶系统；补充水杨醇可独立发挥抗炎作用。⑥ 代谢机制创新：肠道菌群对苷类代谢呈现“弓型结构”，通过特异性酶保留植物化学多样性，如B. uniformis的GH3酶专一识别水杨苷结构，而通用型菌株B. ovatus的GH16酶同时作用于苷类和寡糖，形成功能分化。⑦ 应用潜力：特定苷类与菌群的协同作用可定向调控肠道功能。例如，白藜芦醇苷需B. uniformis代谢激活才能抑菌，水杨苷-水杨醇路径为炎症性肠病提供治疗靶点，而菌群组成差异（如B. caccae无法代谢部分苷类）提示个性化饮食干预的必要性。
Functional diversification of dietary plant small molecules by the gut microbiome
03-07 , doi: 10.1016/j.cell.2025.01.045
Cell[IF:42.5]
① 本研究构建了重要的婴儿肠菌——短双歧杆菌（Bb）的大规模基因组研究资源，揭示了Bb的定植机制和与宿主的相互作用，为深入理解Bb功能机制及开发益生菌疗法奠定基础；② 研究团队创建了高密度随机条形码转座子插入库（覆盖23万个插入位点），在多种体外扰动条件以及体内环境（小鼠和鸡的不同饮食条件下），评估各基因对Bb生长和定植的影响；③ 研究进一步建立了覆盖1,462个Bb基因（占非必需基因的84%）的有序插入突变菌株集合，深入探索特定Bb基因的功能；④ 利用这些资源，研究发现，Bb通过特定的碳水化合物利用能力实现肠道持久定殖，其中，棉子糖家族低聚糖（RFOs）支持Bb在成年肠道中的定植；⑤ 研究揭示了Bb的细胞形状与适应性的联系，发现相较于杆状形态，Y型的双歧形态与肽聚糖的特定化学修饰密切相关，并在代谢压力下呈现适应性劣势；⑥ 研究还将Bb的免疫调节作用与其自身适应性联系起来，表明能调节宿主免疫的芳香族乳酸（如吲哚-3-乳酸）是Bb的代谢“废物”，生成这些小分子的代谢途径参与维持细菌自身氧化还原平衡，在Bb生长中发挥重要作用。
Genome-scale resources in the infant gut symbiont Bifidobacterium breve reveal genetic determinants of colonization and host-microbe interactions
03-10 , doi: 10.1016/j.cell.2025.02.010
Cell[IF:42.5]
① 北京大学白洋团队发表研究，通过整合高通量培养与宏基因组测序，构建了迄今最全面的作物根际细菌和病毒基因组资源库（CRBC和CRVC），系统揭示其多样性和功能；② CRBC和CRVC分别包含6,699个细菌基因组（68.9%来自分离株，1,817个新物种）和9,736个病毒基因组（1,572个新的属水平分类群），极大扩展了根际微生物的多样性；③ 尽管不同作物和土壤背景的根际微生物组在分类学组成上存在差异，其核心功能（如ABC转运系统、双元系统、生物膜形成等）高度保守；④ 细菌-病毒互作方面，27%的优势细菌与噬菌体有关，且根际细菌的抗病毒系统比土壤细菌更丰富；⑤ 该资源可通过www.cropmicrobiome.com访问，为解析植物微生物机制和农业应用提供了重要基础。
Crop root bacterial and viral genomes reveal unexplored species and microbiome patterns
03-12 , doi: 10.1016/j.cell.2025.02.013
Cell[IF:42.5]
① 核心主题阐述：本文探讨通过调控植物根际微生物组开发气候智能型作物的潜力，以提高产量并减少环境影响。② 微生物组调控机制：植物基因与根系分泌物共同塑造根际微生物组，基因组关联分析（GWAS）和微生物组GWAS（mGWAS）可识别调控特定功能的遗传位点，优化微生物组组装以提升养分循环、抗逆性和碳封存。③ 基因工程策略：通过CRISPR等技术改造植物基因或微生物，增强生物固氮（如工程化氮固定菌）及抑制硝化作用（如生物硝化抑制性根分泌物），减少化肥依赖和温室气体排放。④ 抗逆性与共生功能：根际微生物组通过分泌抗病物质或激素提升植物抗旱、抗盐及病虫害能力，如特定放线菌和丛枝菌根真菌（AM）增强胁迫适应性，形成“记忆效应”。⑤ 碳封存路径：优化光合作用效率（如C4光合途径改良）、根系碳分配及微生物碳利用效率（CUE），结合秸秆还田等管理措施，提升土壤有机碳稳定化，减少大气CO₂浓度。⑥ 精准农业整合：整合AI模型与高通量表型技术，设计环境响应型合成微生物群（SynCom），结合精准农业微生物工程（PAME），实现作物-微生物功能协同以应对气候变化。⑦ 挑战与验证：需克服微生物组环境异质性、长期稳定性及基因-微生物互作复杂性，通过多尺度实验验证功能，并平衡产量与生态效益，确保技术安全与规模化应用可行性。
Exploring the plant microbiome: A pathway to climate-smart crops
03-20 , doi: 10.1016/j.cell.2025.01.035
Cell[IF:42.5]
① 跨物种基因关联分析：研究通过比较基因组学方法，分析了近万种微生物基因组，识别出79个与肠道定殖相关的保守基因模块（CMs），涵盖代谢、翻译调控等关键功能。② 核心发现基因模块：这些模块包含已知定殖通路如自诱导物-2合成，以及新型机制如tRNA修饰蛋白TrhP和IMPACT家族蛋白YigZ，其中YigZ过表达可使大肠杆菌定殖能力提升超100倍。③ 实验验证关键基因：在小鼠模型中证实YigZ和TrhP缺失显著降低定殖能力，而自然存在的YigZ氨基酸变异（如M25L/H146S）使宿主相关菌株定殖效率提升4.5倍。④ 模块组织特征：CMs呈现操作子（如核糖体相关基因簇）和非操作子结构，部分模块在梭菌、拟杆菌等不同门类中高度保守，且物种内呈现存在/缺失的双峰分布。⑤ 临床应用潜力：研究揭示的定殖基因模块为理解肠道菌群失调机制及开发活体生物治疗产品（LBPs）提供新靶点，尤其YigZ的调控机制可能提升工程菌株临床疗效。
Conserved genetic basis for microbial colonization of the gut
04-04 , doi: 10.1016/j.cell.2025.03.010
Cell[IF:42.5]
① 研究方法整合代谢组学：研究通过胆汁酸（BAs）代谢组学和微生物遗传学，对207个潜在微生物BA代谢基因进行功能分析，鉴定出56种未充分研究的BA异构体，其中部分在人类/哺乳动物中存在。② 核心发现BA拮抗雄激素受体：鉴定的BA异构体中，3-oxo-D4-LCA等四种为人类雄激素受体（AR）的强效拮抗剂，可抑制AR相关基因表达、AR核转位，并在小鼠肿瘤模型中通过AR依赖性机制抑制肿瘤生长和转移，增强anti-PD-1免疫治疗效果。③ BA结构决定受体互作：BA分子的A/B环平面化及C3、C24位化学基团与AR结合相关，而C7/C12羟基会削弱BA-AR相互作用，分子对接验证了BA通过氢键和范德华力与AR结合的机制。④ 抗肿瘤效应依赖CD8+ T细胞：BA拮抗剂通过调控CD8+ T细胞内在AR信号，促进肿瘤浸润T细胞的“干性”特性（如CD62L+TCF-1+亚群），增强抗肿瘤免疫应答， Rag1 KO小鼠模型验证其依赖适应性免疫系统。⑤ 临床相关性与微生物分布：AR拮抗BA在人类粪便中浓度达0-925μM，且其合成基因（如3α/3β-HSDH）在健康人群肠道菌群中广泛分布；人类血清PSA水平与这些BA浓度呈负相关，提示潜在临床意义。
Microbiota-derived bile acids antagonize the host androgen receptor and drive anti-tumor immunity
04-15 , doi: 10.1016/j.cell.2025.02.029
Cell[IF:42.5]
① 研究设计与核心关联：通过分析182个水稻品种的根部微生物群落组成及其田间分蘖数，发现根部微生物群结构与水稻分蘖数存在显著相关性（线性回归模型显示微生物群解释28.2%的分蘖变异）。② 核心调控机制：根部细菌Exiguobacterium R2567通过产生环（亮-脯）二肽（cyclo(Leu-Pro)），结合水稻类萝卜素（SL）受体OsD14激活SL信号通路，从而抑制分蘖。③ 微生物调控验证：分离的5个属细菌在实验室和田间实验中均表现出分蘖调控作用，其中Exiguobacterium等3个属菌株显著减少分蘖（抑制率达13.6%-35.2%），而Roseateles等2个属促进分蘖（增幅约11.2%）。④ 分子作用机制：cyclo(Leu-Pro)通过与OsD14直接结合（解离常数2.56μM）诱导OsD53降解，其与SL类似物rac-GR24具有相似结合模式，但不依赖内源SL合成，需OsD14介导才能抑制分蘖。⑤ 应用潜力与调控网络：该二肽在6种其他根部细菌中低量存在，且水稻能刺激R2567增产该分子，为通过调控根际微生物群优化作物产量提供了新策略，如在不同水稻品种中抑制分蘖效果与SL受体功能直接相关。
Root microbiota regulates tiller number in rice
04-22 , doi: 10.1016/j.cell.2025.03.033
Cell[IF:42.5]
① 研究设计与方法：分析32,152个全球样本的肠道微生物组，通过StrainPhlAn 4重建583种微生物的系统发育树，探究种内遗传多样性与地理及宿主健康的关联。② 核心发现：微生物种内遗传结构与宿主地理分布显著相关，且特定菌株分支与人类疾病（如癌症）、年龄及代谢特征存在显著关联。③ 地理关联显著：456种微生物的种内遗传距离随地理距离增加而增大，毛螺菌科等科属地理分层明显，而横向传播率高的菌种地理关联较弱。④ 疾病相关菌株：产气柯林斯菌特定分支在欧美黑色素瘤及前列腺癌患者中显著富集；活泼瘤胃球菌特定分支在非裔百岁老人中富集，与胆汁酸代谢相关。⑤ 年龄特征显著：长双歧杆菌的婴儿特异性分支与成人菌株分离，活泼瘤胃球菌的衰老关联分支在欧亚样本中均显示年龄增长趋势。⑥ 功能代谢关联：衰老相关活泼瘤胃球菌分支富集胆盐水解酶基因，癌症相关柯林斯菌分支富集维生素B12合成通路，提示菌株功能差异影响宿主健康。
Global genetic structure of human gut microbiome species is related to geographic location and host health
04-30 , doi: 10.1016/j.cell.2025.04.014
Science[IF:45.8]
① 本文综述了宿主如何通过各种机制控制微生物组，以及这些机制如何影响微生物组的生物学特性；② 宿主控制共生菌群的机制包括：免疫系统（如肠道IgA）、屏障功能（如黏液层）、生理稳态（如限氧、肠道形态）、肠道转运（如腹泻反应）和宿主行为（如规避腐烂食物）；③ 这些机制可以帮助宿主筛选有益的共生微生物、限制无益的微生物（伙伴选择），也可以通过改变微生物的行为和代谢使其变得对宿主有益（伙伴操纵），从而增加宿主从微生物组中获得的健康益处；④ 微生物的快速进化既是宿主控制的机遇（在宿主的选择压力下进化出有益特征），也是挑战（进化出逃避宿主控制的机制甚至产生致病性）；⑤ 宿主与微生物之间的这种动态平衡对理解微生物组的生物学和相关疾病具有重要意义，同时，宿主控制机制也可能成为改善健康的治疗靶点。
Host control of the microbiome: Mechanisms, evolution, and disease
2024-07-19 , doi: 10.1126/science.adi3338
Science[IF:45.8]
① 本研究揭示了细菌群落如何通过不同的脂质降解偏好和相互作用影响深海脂质的输出；② 研究发现，从沉降颗粒中分离出的细菌对植物性脂质滴表现出不同的饮食偏好，有的细菌选择性强，专门降解特定类别的脂质，而有的则无差别地降解多种脂质；③ 这些饮食偏好并非与细菌的分类学起源相关，而是与其基因组中特定脂质降解基因的存在或缺失相关；④ 脂质降解速率和降解开始的延迟时间通常根据饮食偏好而有所不同；⑤ 实验还发现不同细菌之间的相互作用会影响脂质的降解速率和延迟，突显了微生物生态因素在脂质降解中的潜在重要性；⑥ 研究者进一步将这些结果纳入数学模型，展示了细菌饮食偏好和相互作用如何共同影响海洋中脂质降解效率，以及最终影响以脂质形式输出到深海的颗粒性碳的数量；⑦ 通过建立这一模型，本研究为未来探索微生物群落如何影响其他有机物到深海的转移效率奠定了基础，从而更好地理解海洋碳循环。
Microbial dietary preference and interactions affect the export of lipids to the deep ocean
2024-09-13 , doi: 10.1126/science.aab2661
Science[IF:45.8]
① 本研究发现了一种新的肠道共生菌，它能降低小鼠肠道中的分泌型免疫球蛋白A（SIgA）水平，从而诱导粘膜免疫缺陷；② 研究者开发了一种体外功能性生化检测方法，用之筛选SIgA水平低的小鼠的肠道菌群，发现了一种对IgA有强大蛋白水解活性的革兰氏阴性菌，命名为Tomasiella immunophila（Ti）；③ Ti是N-乙酰胞壁酸（细菌细胞壁关键成分）的营养缺陷型，且Ti无法单独在小鼠肠道中定植，而需要高IgA小鼠菌群辅助定植；④ Ti定植使小鼠肠道SIgA水平降低，对伤寒沙门氏菌和白色念珠菌等黏膜病原体易感性增加，肠黏膜屏障修复能力变差；⑤ Ti能诱导小鼠产生该菌特异性的肠道SIgA，并通过其外膜囊泡分泌多种蛋白酶，这些蛋白酶专门降解小鼠的各种抗体，而不降解非抗体蛋白；⑥ Ti对啮齿类动物的抗体有特异性降解作用，优先降解带有κ轻链而非λ轻链的抗体；⑦ 这项研究表明肠道共生菌可在免疫缺陷中扮演重要角色，或能为相关人类疾病带来启示。
A host-adapted auxotrophic gut symbiont induces mucosal immunodeficiency
2024-09-27 , doi: 10.1126/science.adk2536
Science[IF:45.8]
① 本研究探索了肠道细菌中广泛存在的整合接合元件（ICE）对宿主菌的影响，揭示了编码VI型分泌系统（T6SS）的ICE如何影响脆弱拟杆菌 (Bf) 的拮抗武器，从而影响其竞争力和生态位；② GA1、GA2 和 GA3 是拟杆菌目细菌中的三种不同的 T6SS 基因簇，分别位于不同的 ICE 上，当Bf获得GA1 ICE时，会关闭其原生T6SS（GA3 T6SS），这与GA1 ICE 编码的 TetRGA1 蛋白对GA3 T6SS 基因转录的抑制有关；③ 尽管关闭了原生T6SS，GA1 ICE的获得还是为Bf转接合子提供了竞争优势，使其通过新获得的GA1 T6SS武器在小鼠肠道中胜过原始Bf菌株；④ GA1 ICE 能够在小鼠肠道中转移，并产生多种不同的转接合子；⑤ DNA转移导致Bf改变攻击目标（从具有相同 ICE 的细菌转变为不具有 GA1 ICE 的细菌），转而武装起来进行群体防御，这种改变对肠道菌群的生态学和功能具有重要意义。
A ubiquitous mobile genetic element changes the antagonistic weaponry of a human gut symbiont
2024-10-24 , doi: 10.1126/science.adj9504
Science[IF:45.8]
① Jeffrey Gordon团队程基业等人发表研究，鉴定并分析了普氏粪杆菌（Fp）菌株编码的脂肪酸酰胺水解酶（FAAH），揭示了其调节肠道中具有生物活性的N-酰胺类化合物的机制；② 额外定植从孟加拉国儿童肠道菌群中分离的Fp菌株，可显著降低悉生小鼠肠道N-酰基乙醇酰胺（NAEs）水平，包括FAAH底物油酰乙醇胺（OEA，内源性大麻素类似物，一种饱腹因子）；③ 鉴定出Fp菌株特异性编码的FAAH，在大肠杆菌中表达纯化得到43355-Da胞外跨膜产物，发现其具有广泛的双向活性，既能水解多种N-酰胺（如NAEs、群体感应分子AHLs、神经递质花生四烯酸GABA），又能合成多种N-酰胺，尤其N-酰氨基酸（NAAAs）；④ 该酶与人类FAAH在结构和催化特性上有显著差异，对人类FAAH抑制剂不敏感；⑤ OEA及其Fp FAAH代谢物NAAAs（N-油酰精氨酸和N-油酰组氨酸）是特定核激素和G蛋白偶联受体激动剂，这些NAAAs可降低小鼠小肠中免疫反应相关途径的表达；⑥ 孟加拉国营养不良儿童服用菌群导向性辅食（MDCF）后，粪便OEA含量显著降低，且与Fp FAAH基因表达水平负相关。
A human gut Faecalibacterium prausnitzii fatty acid amide hydrolase
2024-10-25 , doi: 10.1126/science.ado6828
Science[IF:45.8]
① 这篇综述全面探讨了化学遗传学方法如何揭示微生物群在健康和疾病中的作用机制；② 文章介绍并举例了“正向化学微生物学”和“反向化学微生物学”两种策略，前者从菌群物种出发，通过遗传学和/或生化学方法，对通路或分子进行鉴定和机理研究，后者则从微生物通路或分子出发，同样使用遗传学和/或生化学方法，对菌群物种进行识别和机理研究；③ 这些方法已经揭示了新型抗生素、促进宿主生理和免疫反应的微生物种类和代谢物，以及影响化疗和免疫疗法效果的微生物群靶点和分子；④ 研究成果不仅为下一代诊断和治疗策略提供了潜在的靶点，还为微生物群基因工程、生物制品设计以及小分子药物的开发提供了新的机遇。
Chemical genetic approaches to dissect microbiota mechanisms in health and disease
2024-11-15 , doi: 10.1126/science.ado8548
Science[IF:45.8]
① 本研究揭示了共生菌在宿主肠道特定区域特异性定植的遗传和分子机制；② 利用活体成像，研究发现分离自果蝇肠道的共生菌植物乳杆菌（Lp）菌株WF能识别并附着于果蝇前肠的特定区域，而非果蝇肠道来源的Lp菌株无法稳定定植；③ 通过实验室菌株进化、基因组测序和功能基因组学等方法，发现LpWF对果蝇肠道的稳定定植依赖于其携带的线性质粒pKG-WF上编码的一个“定植岛”，其包含两个关键的SRRP粘附素基因srpA和srpB，以及辅助分泌系统aSec，敲除该定植岛的突变株不仅丧失了细菌表面的纤维状结构，也失去了对果蝇肠道的特异性定植力；④ 比较基因组学分析表明，定植岛及其核心基因在乳杆菌目中高度保守，也存在于梭菌等厚壁菌门细菌和其他细菌门类中，且粘附素基因变异与细菌的宿主特异性相一致；⑤ 本研究为宿主-微生物特异性共生机制提供了新视角，并为微生物组干预提供潜在靶点。
A conserved bacterial genetic basis for commensal-host specificity
2024-12-05 , doi: 10.1126/science.adp7748
Science[IF:45.8]
① 该研究开发了一种名为bacterial-MERFISH的高通量单细胞空间转录组学技术，用于研究细菌的基因表达和空间分布；② 通过结合膨胀显微成像技术和多重荧光原位杂交技术（MERFISH），该方法可将细菌体积扩展至原始大小的1000倍，从而解析单细胞中多达80%的转录组；③ 在大肠杆菌实验中，bacterial-MERFISH揭示了碳源转换（从葡萄糖到木糖）过程中细胞的异质性，显示不同细胞在激活碳利用操纵子时存在时序差异；④ 研究发现细菌转录组在亚细胞层面具有复杂的空间分布模式，其分布由基因组位置和蛋白质组组织共同决定；⑤ 研究还分析了共生细菌多形拟杆菌在小鼠肠道中的适应性，发现其基因表达随局部营养物的分布而动态调整；⑥ 该技术为探索细菌异质性、生物膜功能、抗生素耐药性和宿主-微生物相互作用提供了新工具。
Highly multiplexed spatial transcriptomics in bacteria
01-23 , doi: 10.1126/science.adr0932
Science[IF:45.8]
① 这项研究揭示了特定微生物在小鼠生命早期通过巨噬细胞介导机制促进胰岛β细胞发育的作用；② 小鼠在出生后10到20天内的早期窗口期，定植的特定细菌和真菌，尤其是共生真菌都柏林念珠菌（Cd），能显著促进β细胞数量增加，从而影响长期代谢健康；③ 人类婴儿7到12个月的粪便样本也可以显著刺激小鼠β细胞发育，提示这一机制可能在人类中也存在；④ 机制上，Cd通过其独特的低甘露聚糖/低几丁质细胞壁结构，诱导胰岛内巨噬细胞的浸润，从而驱动β细胞扩增；⑤ 在糖尿病小鼠模型中，补充Cd不仅减少了疾病的发生率和严重程度，还促进了成年小鼠中β细胞的恢复；⑥ 该研究提出了早期微生物定植对长期代谢健康的潜在保护机制，或可用于糖尿病的预防和治疗。
Neonatal fungi promote lifelong metabolic health through macrophage-dependent β cell development
03-07 , doi: 10.1126/science.adn0953
Science[IF:45.8]
① 研究设计与方法：通过口服疫苗结合工程菌竞争，研究小鼠肠道中沙门氏菌（Salmonella）和大肠杆菌（E. coli）的排除与菌株替换。② 核心发现：疫苗增强竞争可高效清除病原体，需适应性免疫与代谢竞争协同作用，且适用于预防和治疗性场景。③ 数学模型验证：模型显示，高亲和力IgA通过加速病原体清除，结合快速生长的竞争菌株，可在数日内彻底清除致病沙门氏菌。④ 实验结果验证：在沙门氏菌感染模型中，疫苗联合竞争菌使病原体减少超10万倍，且阻止其向淋巴结和脾脏扩散。⑤ 免疫依赖性：T细胞依赖的IgA是关键，耗竭CD4+T细胞或B细胞会显著降低疫苗增强竞争的保护效果。⑥ 应用拓展性：该方法可治疗性替换肠道内已存在的大肠杆菌，并为消除耐药菌库、设计微生物工程提供新策略。⑦ 机制局限性：竞争菌需与目标菌代谢高度重叠，且需避免表面抗原交叉反应，否则会显著降低清除效率。
Vaccine-enhanced competition permits rational bacterial strain replacement in the gut
04-03 , doi: 10.1126/science.adp5011
Science[IF:45.8]
① 研究对象与方法：通过代谢组学分析及小鼠模型，揭示骨关节炎患者胆酸代谢异常与肠道菌群关联。② 核心发现：发现骨关节炎患者肠道GUDCA（甘氨熊去氧胆酸）水平降低，补充GUDCA通过抑制法尼醇X受体（FXR）激活GLP-1（胰高血糖素样肽1）信号，显著缓解关节炎进展。③ 机制解析：肠道FXR抑制促进L细胞增殖，增加GLP-1分泌，GLP-1通过关节GLP-1受体（GLP-1R）抑制软骨降解，阻断该通路可逆转治疗效果。④ 菌群调控：特定肠道菌Clostridium bolteae促进UDCA（熊去氧胆酸）生成，UDCA作为FXR拮抗剂经肠道-关节轴治疗有效，且FDA批准的UDCA与人类关节置换风险降低相关。⑤ 临床转化：人类队列分析显示UDCA使用者骨关节炎相关关节置换风险降低，提示其潜在治疗价值。
Osteoarthritis treatment via the GLP-1-mediated gut-joint axis targets intestinal FXR signaling
04-04 , doi: 10.1126/science.adt0548
Nature[IF:48.5]
① 华大生命科学研究院范广益、章文蔚、孙颖和山东大学李盛英与团队发表研究，通过分析公共数据库中的海洋宏基因组数据，构建了一个包含43,191个微生物基因组的全球海洋微生物基因组目录，揭示了海洋微生物的多样性及其在生物技术中的应用潜力；② 从公共数据库中提取了43,191个细菌和古菌的宏基因组组装基因组（MAGs），涵盖了3,470个微生物属和138个门，构建了一个全球海洋微生物基因组目录（GOMC）；③ GOMC显著扩展了已知海洋微生物的多样性，并通过分析细菌和古细菌 MAGs 的丰度，揭示了全球范围内微生物组的生物地理模式；④ 揭示了微生物基因组编码的适应性特征，如重新定义了海洋细菌基因组大小的上限，并展示了CRISPR–Cas系统与抗生素抗性基因之间的复杂权衡关系；⑤ 通过计算机预测，发现了1种新型CRISPR–Cas9系统、10种抗菌肽、3种能够降解塑料（PET）的酶，并在实验中得到验证，展示了海洋宏基因组在生物技术应用方面的潜力。
Global marine microbial diversity and its potential in bioprospecting
2024-09-04 , doi: 10.1038/s41586-024-07891-2
Nature[IF:48.5]
① 农业农村部沼气科学研究所承磊团队与合作者发表研究，发现了一种新的甲醇生成代谢途径，并揭示甲醇在细菌与产甲烷古菌之间的共营养作用；② 研究表明，嗜热厌氧细菌 Zhaonella formicivorans 能够将甲酸转化为甲醇，而不依赖外源甲基化化合物；③ 由于甲醇积累会抑制甲酸代谢，研究人员发现，当该细菌与甲基营养型产甲烷古菌 Methermicoccus shengliensis 共培养时，后者能够消耗甲醇，从而维持甲酸降解的热力学可行性；④ 这一现象代表了一种新的共营养模式，除了已知的氢（H₂）、甲酸和电子传递外，甲醇也可以作为微生物共营养的介质；⑤ 通过同位素示踪实验，研究确认甲酸的碳被转移至甲醇，并最终被 M. shengliensis 代谢为甲烷，证实甲醇在细菌和古菌之间的物质交换作用；⑥ 研究进一步进行了热力学分析，发现甲醇浓度的维持对整个共营养体系至关重要，这种代谢模式可能广泛存在于地下甲烷生态系统中；⑦ 该研究不仅解释了甲基化化合物在厌氧环境中的来源，还拓展了对微生物共营养与碳循环的理解，为未来能源微生物学和环境修复研究提供了新思路。
Methanol transfer supports metabolic syntrophy between bacteria and archaea
01-29 , doi: 10.1038/s41586-024-08491-w
Cell[IF:42.5]
① 大连医科大学马骁驰、法国国家农业研究院Francis Martin、中国科学院上海药物研究所果德安、大连医科大学王超作为共同通讯作者在Cell发表重要研究，通过大规模人类肠道真菌培养测序，建立了培养肠道真菌（CGF）参考基因组目录，揭示了人类肠道真菌多样性及其在常见疾病中的潜在作用，显著扩展了现有肠道真菌基因组资源，为肠道真菌组研究提供了重要参考数据；② 从135名健康中国人粪便样本中培养出12453株真菌，并进行全基因组测序，获得760个肠道真菌基因组，涵盖48个科、206个种，其中69个种为首次鉴定，CGF目录使肠道真菌的物种和蛋白质家族的基因组资源分别增加了4倍和2倍多；③ 对CGF基因组进行功能分析以及靶向代谢组学分析，描述了肠道真菌在基因功能、代谢产物方面的情况；④ 将CGF目录与公开的人类相关真菌（PHF）基因组资源结合起来，分析1.1万个人类粪便宏基因组数据，揭示了中国和非中国人群的肠道真菌组结构特征；⑤ 分析28个疾病的肠道真菌组特征，鉴定出疾病共享和疾病特异性的肠道真菌特征，或可作为疾病标志物，并在小鼠结肠炎模型中验证了部分特征性真菌信号的生物学效应，以及潜在的保护机制与物质基础。
A genomic compendium of cultivated human gut fungi characterizes the gut mycobiome and its relevance to common diseases
2024-05-14 , doi: 10.1016/j.cell.2024.04.043
Cell[IF:42.5]
① 上海交通大学赵立平、彭永德和张晨虹、启东市人民医院施羽与团队发表重要研究，基于系统生物学原理提出了新的微生物组分析框架，通过识别稳定相关的微生物基因组对，构建了“两个竞争功能群”（TCG）模型，代表了一种普遍存在的与人体健康相关的核心肠道微生物组特征；② 研究纳入糖尿病高纤维饮食干预研究和包含15种疾病的26项病例对照研究的数据集，基于“稳定的互作关系标志着核心组分”的系统生物学原理，通过构建高质量宏基因组组装基因组（HQMAGs，接近菌株水平）的共丰度网络，识别了不同环境扰动中稳定相关的肠菌对，鉴定出彼此间负相关的TCG（C1A和C1B）；③ C1A可被视为对健康有益的“基础功能群”，以纤维发酵和产丁酸为功能特征，而C1B可被视为有害的“病生功能群”，以毒力/致病性和抗生素抗性为特征；④ 基于包含284个HQMAGs的核心TCG的随机森林模型能够以中等到优异的表现，区分各种不同疾病的病例与对照，并预测免疫疗法的结果；⑤ TCG模型为理解和研究肠道微生物组提供了新视角，强调了稳定竞争性互作的两个核心功能群在人类健康中的重要性，在生物标志物、疾病诊断和管理、微生物组精准医学方面具有重要价值。
A core microbiome signature as an indicator of health
2024-10-07 , doi: 10.1016/j.cell.2024.09.019
Cell[IF:42.5]
① 中山大学施莽、阿里云李兆融与团队发表研究，建立深度学习算法LucaProt，通过数据挖掘，极大地扩展了对全球RNA病毒多样性的认知；② LucaProt算法整合了序列和预测的结构信息，能够准确识别RNA依赖性RNA聚合酶（RdRP）序列，成功从全球不同生态系统的10,487份宏转录组中鉴定了161,979个潜在的RNA病毒物种和180个RNA病毒超群（相当于门或纲的分类级别）；③ 研究发现的RNA病毒不仅包含许多之前未充分研究的群体，还包括基因组长度长达47,250个核苷酸、具有复杂基因组结构的病毒；④ 通过RT-PCR和RNA/DNA测序验证了部分新发现的RNA病毒⑤ 新发现的病毒存在于各种环境中，如空气、温泉和海底热液喷口，表明RNA病毒在全球各生态系统中的广泛分布和多样性。
Using artificial intelligence to document the hidden RNA virosphere
2024-10-09 , doi: 10.1016/j.cell.2024.09.027
Cell[IF:42.5]
① 浙江大学李福勇与团队发表研究，探索了一种旨在恢复肠道菌群的饮食干预策略，表明其可有效改善菌群和心血管代谢健康；② 研究采用随机对照试验，测试了“恢复饮食”（模拟非工业化饮食模式）和重新引入罗伊氏乳杆菌（工业化人群中罕见的一种肠菌）的菌群恢复策略；③ 恢复饮食降低了肠道菌群的多样性，促进了来自非工业化人群的罗伊氏乳杆菌菌株的短期定植，并纠正了工业化相关的肠道菌群特征，改善菌群组成和功能、肠道代谢产物和肠道环境；④ 该饮食还改善了与慢病相关的肠菌衍生血浆代谢物（如增高吲哚-3-丙酸），并改善了多项心血管代谢标志物（降低体重、有害胆固醇、空腹血糖和C反应蛋白）；⑤ 肠道菌群的基线特征和对饮食的响应性，可预测饮食对心血管代谢的改善情况；⑥ 该研究表明，针对恢复肠道菌群的饮食干预可有助于改善宿主-菌群互作，有助于指导饮食建议和治疗策略的研发。
Cardiometabolic benefits of a non-industrialized-type diet are linked to gut microbiome modulation
01-23 , doi: 10.1016/j.cell.2024.12.034
Cell[IF:42.5]
① 上海交通大学肖湘、赵维殳、华大生命科学研究院刘姗姗、徐讯、韩默、中国科学院深海科学与工程研究所张维佳与团队，通过采集马里亚纳海沟等深渊带1,648个沉积物样本（6-11公里水深），构建了92-Tbp的MEER数据集，揭示了深渊微生物生态系统的独特规律；② 鉴定出7564种微生物，89.4%是未报道的新物种；③ 中性漂变对深渊区微生物群落的作用微弱，而同质选择（50.5%）和扩散限制（43.8%）是主要的生态驱动力；④ 同质选择促使微生物采用“精简型”策略，这类微生物具有精简基因组，通过芳香化合物利用（适应寡营养）和抗氧化系统（抗高压），而扩散限制则促进微生物采用“多能型”策略，通过保留更大基因组维持代谢多样性，从而实现深渊生存；⑤ 该研究首次系统揭示了极端高压海洋环境下微生物的生态驱动机制与进化策略。
Microbial ecosystems and ecological driving forces in the deepest ocean sediments
03-06 , doi: 10.1016/j.cell.2024.12.036
Cell[IF:42.5]
① 北京大学白洋团队发表研究，通过整合高通量培养与宏基因组测序，构建了迄今最全面的作物根际细菌和病毒基因组资源库（CRBC和CRVC），系统揭示其多样性和功能；② CRBC和CRVC分别包含6,699个细菌基因组（68.9%来自分离株，1,817个新物种）和9,736个病毒基因组（1,572个新的属水平分类群），极大扩展了根际微生物的多样性；③ 尽管不同作物和土壤背景的根际微生物组在分类学组成上存在差异，其核心功能（如ABC转运系统、双元系统、生物膜形成等）高度保守；④ 细菌-病毒互作方面，27%的优势细菌与噬菌体有关，且根际细菌的抗病毒系统比土壤细菌更丰富；⑤ 该资源可通过www.cropmicrobiome.com访问，为解析植物微生物机制和农业应用提供了重要基础。
Crop root bacterial and viral genomes reveal unexplored species and microbiome patterns
03-12 , doi: 10.1016/j.cell.2025.02.013
Cell[IF:42.5]
① 研究设计与核心关联：通过分析182个水稻品种的根部微生物群落组成及其田间分蘖数，发现根部微生物群结构与水稻分蘖数存在显著相关性（线性回归模型显示微生物群解释28.2%的分蘖变异）。② 核心调控机制：根部细菌Exiguobacterium R2567通过产生环（亮-脯）二肽（cyclo(Leu-Pro)），结合水稻类萝卜素（SL）受体OsD14激活SL信号通路，从而抑制分蘖。③ 微生物调控验证：分离的5个属细菌在实验室和田间实验中均表现出分蘖调控作用，其中Exiguobacterium等3个属菌株显著减少分蘖（抑制率达13.6%-35.2%），而Roseateles等2个属促进分蘖（增幅约11.2%）。④ 分子作用机制：cyclo(Leu-Pro)通过与OsD14直接结合（解离常数2.56μM）诱导OsD53降解，其与SL类似物rac-GR24具有相似结合模式，但不依赖内源SL合成，需OsD14介导才能抑制分蘖。⑤ 应用潜力与调控网络：该二肽在6种其他根部细菌中低量存在，且水稻能刺激R2567增产该分子，为通过调控根际微生物群优化作物产量提供了新策略，如在不同水稻品种中抑制分蘖效果与SL受体功能直接相关。
Root microbiota regulates tiller number in rice
04-22 , doi: 10.1016/j.cell.2025.03.033
Science[IF:45.8]
① 研究对象与方法：通过代谢组学分析及小鼠模型，揭示骨关节炎患者胆酸代谢异常与肠道菌群关联。② 核心发现：发现骨关节炎患者肠道GUDCA（甘氨熊去氧胆酸）水平降低，补充GUDCA通过抑制法尼醇X受体（FXR）激活GLP-1（胰高血糖素样肽1）信号，显著缓解关节炎进展。③ 机制解析：肠道FXR抑制促进L细胞增殖，增加GLP-1分泌，GLP-1通过关节GLP-1受体（GLP-1R）抑制软骨降解，阻断该通路可逆转治疗效果。④ 菌群调控：特定肠道菌Clostridium bolteae促进UDCA（熊去氧胆酸）生成，UDCA作为FXR拮抗剂经肠道-关节轴治疗有效，且FDA批准的UDCA与人类关节置换风险降低相关。⑤ 临床转化：人类队列分析显示UDCA使用者骨关节炎相关关节置换风险降低，提示其潜在治疗价值。
Osteoarthritis treatment via the GLP-1-mediated gut-joint axis targets intestinal FXR signaling
04-04 , doi: 10.1126/science.adt0548
