第2367期：张和平等Microbiome突破：让宝宝增加有益菌的新途径
本期话题：母婴传递，生信，高血压，肠肾轴，肿瘤菌群，双歧杆菌，急性胰腺炎，便秘
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2022年11月24日

张和平等Microbiome：母乳源益生菌Probio-M8可通过哺乳经口腔/肠道-乳腺轴垂直传递到婴儿肠道

Microbiome [IF:16.837]
① 纳入哺乳期健康母婴志愿者，母亲口服Probio-M8菌粉，通过培养组从母亲粪便、母乳和婴儿粪便中均分离出Probio-M8同源株，表明Probio-M8可通过哺乳经过口腔/肠道-乳腺轴垂直传递给婴儿；② 从母婴粪便宏基因组数据中组装出Probio-M8同源株，再次证明Probio-M8可实现母婴间垂直传递；③ 在母婴分离的同源株中发现编码葡萄糖转运蛋白基因glcU高频突变，表型鉴定发现该基因突变株对碳源代谢能力增强，表明Probio-M8在肠道中发生了适应性进化。
【主编推荐语】以往大多数试图证明母婴间菌群传递现象的研究都是观察性，仅在属/种水平分辨率下进行，并且完全依赖于非培养组的方法，这些问题阻碍了针对婴儿肠道菌群靶向调节其生理及健康的策略。近日，内蒙古农业大学张和平团队在Microbiome上发表最新研究，以乳双歧杆菌Probio-M8作为生物标记菌株，通过分离、培养和特定菌株的生化表征等综合功能分析来充分验证菌群在母婴间垂直传递。结果发现母亲摄入的Probio-M8可以通过口腔-肠道-乳腺途径转移到婴儿肠道，这表明通过哺乳用双歧杆菌和其他可能的益生菌喂养婴儿是可行的。总之，该研究提供了关于母乳菌群对婴儿肠道定植影响的独特见解，也为未来新生儿补充母乳源益生菌提供了新的策略。（@九卿臣）
Bifidobacterium animalis subsp. lactis Probio-M8 undergoes host adaptive evolution by glcU mutation and translocates to the infant’s gut via oral-/entero-mammary routes through lactation
2022-11-22, doi:10.1186/s40168-022-01398-6
乳双歧杆菌Probio-M8 母婴传递 研究论文 益生菌 宏基因组测序 培养组学 适应性进化 Heping Zhang Hai Tang Zhi Zhong
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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。
【主编推荐语】构建可靠的宏基因组组装基因组（MAGs）对于理解微生物群落、分类注释和代谢过程重建具有重要意义，因此降低数据组装contigs错误率对于后续分析至关重要。近日，复旦大学类脑智能科学与技术研究院路易斯·佩德罗·科埃略（Luis Pedro Coelho）、赵兴明、华中科技大学陈卫华及团队在Genome Biology发表最新研究，开发了一种基于机器学习，用于全自动识别和纠正宏基因组数据中装配错误的工具metaMIC（https://github.com/ZhaoXM-Lab/metaMIC），通过模拟和真实数据集验证，发现metaMIC的性能良好可为下游分箱提供可靠基础，值得测试。（@九卿臣）
metaMIC: reference-free misassembly identification and correction of de novo metagenomic assemblies
2022-11-14, doi:10.1186/s13059-022-02810-y
metaMIC 宏基因组 研究论文 基础研究 生信分析工具 宏基因组组装基因组 (MAGs) Senying Lai Luis Pedro Coelho Weihua Chen Xing-Ming Zhao
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Nature子刊：用于低生物量宏基因组样本去污染工具—Squeegee

Nature Communications [IF:17.694]
① 开发出一种新的检测低生物量宏基因组样本污染序列工具Squeegee；② 针对多个数据集测试，发现Squeegee可准确识别同一来源的污染序列（如DNA提取试剂盒、样品处理及测序过程使用的试剂），无需阴性对照样本和DNA浓度信息；③ 针对真实宏基因组数据集，发现Squeegee具有较高的加权召回率和较低的假阳性率，可较好地识别低生物量样本中可疑类群的假定污染序列；④ Squeegee借助独立于样本的正交方法，可有效区分真实微生物组信号和环境污染。
【主编推荐语】宏基因组样本中的污染物序列可能会影响微生物组研究中报告结果的解释，特别是在生物量较低的样本中。近日，美国莱斯大学在Nature Communications发表最新研究，开发了一种新的检测低生物量宏基因组样本污染序列工具Squeegee（https://gitlab.com/treangenlab/squeegee），在测试数据集和真实数据集中，Squeegee去污染序列性能较好（如来自DNA提取试剂盒、样品处理及测序过程使用的试剂的污染）。此外，Squeegee还可扩展用于16S rRNA测序数据，但需要注意Squeege无法使用比对基因组覆盖的广度和深度来确定分类错误，因此，选择一个准确的分类器对于在16S rRNA测序数据上运行该工具至关重要。总之，该研究表明Squeegee可以高精度地识别微生物污染序列，值得测试。（@九卿臣）
De novo identification of microbial contaminants in low microbial biomass microbiomes with Squeegee
2022-11-10, doi:10.1038/s41467-022-34409-z
Squeegee 去污染工具 研究论文 基础研究 生信分析工具 宏基因组 污染序列 Yunxi Liu Todd J Treangen
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对于宏基因组测序，数据测得越多越好？

Briefings in Bioinformatics [IF:13.994]
① 选取大量和中等大小4个鸟枪法宏基因组学（SM）数据集，对其进行迭代子采样，模拟不同测序深度数据集；② 低深度SM数据是获得可靠微生物群落结构的有效途径，高深度SM数据虽可发现罕见分类群和功能，但不影响整个生态结构；③ 对于人类肠道和农业土壤样本，至少0.5M和最大测序簇/样本的子采样获得的结果相似；④ 对于南极环境样本，抽取4M测序簇/样本可生成与完整数据集相当的结果；⑤ 对于组装MAGs，超深度测序和最大限度利用数据是有益的。
【主编推荐语】在鸟枪法宏基因组测序 (SM) 中，处理大量数据需要密集的计算和磁盘存储空间，有研究报道浅层测序是解析SM数据分析有前途的途径，但缺乏使用真实数据的详细基准。近日，研究人员在Briefings in Bioinformatics发表最新研究，纳入1个测序量大的数据集（12232Gbp，912个中国人肠道样本）、和3个测序量较小的数据集包含南极极端自然环境SM数据集（523.16Gbp，18个样品）、农业土壤样本（202.09Gbp，72个样品）和一个含20个细菌基因组的模拟群落，使用迭代子采样策略对其进行处理，以确定在这些数据集中抽取更小子集是否可得出合理的生物学结论。对质控序列进行子采样，得到0.1M（相当于0.03G）、0.5M（0.14G）、1M（0. 27G）、4M（1.07G）、8M（2.14G）和12M（3.21G）个测序簇（每个测序簇代表两个150 bp的reads）。发现浅层SM测序是获得可靠微生物群落结构的可行途径，与低测序深度数据集相比，高测序深度数据集可发现罕见的分类群和功能，但不会影响整个生态结构。但对于组装MAGs，超深度测序和最大限度利用数据是有益的。（@九卿臣）
High-resolution shotgun metagenomics: the more data, the better?
2022-10-30, doi:10.1093/bib/bbac443
宏基因组数据 测序深度 研究论文 基础研究 数据量 宏基因组组装基因组 (MAGs) Julien Tremblay
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蔡军等：肾脏菌群失调是高血压发生的原因之一

Gut Microbes [IF:9.434]
① 自发性高血压大鼠（SHRs）和对照组正常血压大鼠（WKYs）以及高血压患者肾脏中存在细菌；② 移位到肾脏的细菌被分泌型IgA包裹或保持L型休眠状态；③ 给无菌小鼠口服定植肺炎克雷伯菌，可在肾脏中发现该菌，表明肠道细菌移位至肾脏，肾脏菌群种类及功能与高血压有关；④ 高血压宿主肾脏病原菌丰度增加且部分源于胃肠道，细菌分泌的IgA蛋白酶在移位中发挥重要作用；⑤ 苦荞麦膳食干预可降低血压，并将核心肾菌群-宿主生态系统调节到近正常状态。
【主编推荐语】中国医学科学院阜外医院的蔡军和四川大学的Xinyu Liu与团队在Gut Microbes发表文章，发现肠道细菌可移位至肾脏，以IgA包裹的活菌状态或L型休眠状态存在，而高血压导致肾脏的病原菌丰度增加，且肾脏菌群的种类和功能与高血压具有相关性。这为菌群与非传染性慢性病和心脏代谢性疾病（如高血压）的发病之间提供参考，有助于开发新型微生物群靶向饮食疗法。（@章台柳）
Kidney microbiota dysbiosis contributes to the development of hypertension
2022-11-12, doi:10.1080/19490976.2022.2143220
高血压 肾脏菌群 肠道菌群 Xinyu Liu Jing Li Yamei Zhang Luyun Fan Yanli Xia Yongyang Wu Junru Chen Jun Cai
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肠道菌群的调节或可治疗肺动脉高压

American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine [IF:30.528]
① 肺动脉高压（PAH）患者肠道菌群多样性较低，Shannon多样性指数与肺血管疾病指标相关，与右心室功能无关；② PAH患者具有明显的肠道微生物特征，产SCFAs和次级胆汁酸的肠道微生物基因拷贝数和物种丰度较低；③ 与肠道菌群变化相一致，PAH患者的血浆SCFAs和次级胆汁酸水平较低；④ 同时，PAH患者体内富集编码促炎微生物代谢产物三甲胺的肠道微生物；⑤ 相比于家庭对照组，PAH患者与健康对照组间的肠道菌群和微生物代谢物的变化差异更显著。
【主编推荐语】肠道失调可通过改变微生物代谢物导致免疫失调和全身炎症，炎症驱动肺动脉高压(PAH)，然而目前对PAH中的肠道菌群失调和微生物代谢物知之甚少。近日，发表在American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine上的这篇文章，对PAH患者、家族对照和健康对照的粪便进行了16S和鸟枪法宏基因组测序，并测量血浆中的炎症标记物、肠道通透性和微生物代谢产物，发现PAH患者具有促炎性肠道失调，其中较低的循环SCFAs和次级胆汁酸可促进肺血管疾病，并标明肠道菌群的调节或作为PAH潜在治疗方法。（@圆圈儿）
Pulmonary Arterial Hypertension Patients Have a Proinflammatory Gut Microbiome and Altered Circulating Microbial Metabolites
2022-03-11, doi:10.1164/rccm.202203-0490OC
Daphne M Moutsoglou Thenappan Thenappan
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Cell子刊：肿瘤菌群或许不是“旁观者”，而是“帮凶”？

Cell Reports [IF:9.995]
① 对1846种针对具核梭杆菌结直肠癌分离株的活性小分子抑制剂筛选后，发现15%抑制剂与抗肿瘤有关，包括氟嘧啶；② 一线化疗药物5-氟尿嘧啶（5-FU）是具核梭杆菌CRC分离株的有效抑制剂；③ 大肠杆菌能代谢5-FU，保护具核梭杆菌和CRC细胞免受5-FU杀伤；④ CRC大肠杆菌分离株还可修饰5-FU，减轻药物对其他敏感性具核梭杆菌和人类CRC上皮细胞毒性；⑤ 50%来自患者的体外CRC肿瘤菌群在5-FU暴露后群落被破坏，具有消耗5-FU能力，可降低局部药物疗效。
【主编推荐语】具核梭杆菌是一种通常存在口腔中的细菌，最近研究发现具核梭杆菌可能会重塑肿瘤，以保护肿瘤免受免疫系统攻击，并帮助肿瘤在体内扩散。近日，弗雷德哈钦森癌症中心研究人员在Cell Reports发表最新研究，发现5-氟尿嘧啶（5-FU）是一种常见的化疗药物，同时也能杀伤具核梭杆菌。但是来自结直肠癌分离源的大肠杆菌能够代谢5-FU，从而保护具核梭杆菌和结直肠癌细胞免受5-FU的杀伤。总之，该研究表明在癌症发生发展过程中，肿瘤内的细菌或许并不是无辜的旁观者，一些细菌也会帮助肿瘤抵抗治疗，这也为未来针对这些肿瘤菌群制定更合理的干预措施提供了参考。（@九卿臣）
The cancer chemotherapeutic 5-fluorouracil is a potent Fusobacterium nucleatum inhibitor and its activity is modified by intratumoral microbiota
2022-11-15, doi:10.1016/j.celrep.2022.111625
延伸阅读： 【Medical Xpress】
肿瘤菌群 5-氟尿嘧啶 研究论文 基础研究 抗肿瘤药物 肿瘤 Kaitlyn D LaCourse Christopher D Johnston Susan Bullman
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国内团队：双歧杆菌属或可调控巨噬细胞从而预防急性胰腺炎

Gut Microbes [IF:9.434]
① Abx（抗生素）短期5天处理加重急性胰腺炎（AP），而Abx长期预处理3周缓解AP，两种治疗均显著抑制肠道细菌生长并导致不同的肠道菌群，后者使双歧杆菌丰度增加；② B. animali及其代谢物乳酸盐可减轻无菌小鼠及Abx治疗小鼠由AP导致的胰腺损伤；③ 机制上，其依赖TLR4-MyD88及NLRP3-Caspase1信号抑制NF-κB和NLRP3激活，进而抑制巨噬细胞相关炎症反应；④ 双歧杆菌丰度与AP患者疾病严重程度 、血清IL-1β、IL-6水平呈负相关，可作预后标志物。
【主编推荐语】重症AP（急性胰腺炎）是一种危重的疾病，能导致严重的全身炎症反应和持续的多器官衰竭和败血症。而肠道微生物在调节AP中发挥着至关重要的作用，但关于参与AP相关炎症特定共生细菌的种类和机制的研究较少。近期Gut Microbes发表的一项研究发现了双歧杆菌，特别是B.animali及其代谢产物乳酸盐能够显著抑制由于急性胰腺炎导致的胰腺损伤，并通过调控NF-κB和NLRP3信号抑制巨噬细胞的炎症反应。该研究阐明了双歧杆菌属在调控AP和其他免疫疾病中巨噬细胞的新作用。（@邓敏）
Bifidobacterium spp. and their metabolite lactate protect against acute pancreatitis via inhibition of pancreatic and systemic inflammatory responses
2022-10-04, doi:10.1080/19490976.2022.2127456
双歧杆菌 乳酸盐 重症急性胰腺炎 炎症反应 巨噬细胞 Han Li Jinyan Xie Xiuliu Guo Guilian Yang Chunfeng Wang Shu Jeffrey Zhu Feng Guo
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ENT-01可有效治疗帕金森病患者的便秘

Annals of Internal Medicine [IF:51.598]
① 150名患有便秘的帕金森病患者随机分为两组，93名每日口服ENT-01，57名每日口服安慰剂，持续干预25天；② 干预结束后，ENT-01组患者的每周完全自发排便（CSBM）率从0.7上升至3.2，显著高于安慰剂组的0.7上升至1.2；③ 另外，相比于安慰剂，ENT-01显著改善了患者的自发排便及粪便硬度，减少了泻药使用，并可改善痴呆患者的MMSE评分及精神病患者的SAPS-PD评分；④ ENT-01的耐受性良好，主要不良事件包括恶心及腹泻。
【主编推荐语】便秘是帕金森病患者表现出的非运动症状之一。ENT-01是一种角鲨胺磷酸盐，可抑制α-突触核蛋白与神经元细胞膜的结合。Annals of Internal Medicine上发表的一项2b期临床试验结果，在150名患有便秘的帕金森病患者中进行25天的干预，ENT-01的耐受性良好，可显著增加患者的完全自发排便，同时可减少泻药使用，并可改善痴呆及精神病症状。（@aluba）
Oral ENT-01 Targets Enteric Neurons to Treat Constipation in Parkinson Disease - A Randomized Controlled Trial
2022-11-08, doi:10.7326/M22-1438
便秘 研究论文 医学研究 2期临床试验 帕金森病 肠神经元 ENT-01 Michael Camilleri Denise Barbut
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国内团队：纳米晶纤维素或可治疗便秘？

ACS Nano [IF:18.027]
① 纳米晶体纤维素（NCC）是一种刚性棒状纳米颗粒（吸附能力高，可清除毒素），基于动物模型，探究NCC对便秘小鼠的治疗效果；② NCC能有效治疗便秘，可将便秘相关的血清标志物恢复到正常水平，通过调节肠道菌群、促进脂肪酸代谢、胆汁酸合成和氨基酸代谢发挥有益作用；③ 相比传统药物，NCC不会造成肠神经损伤，也不会引起腹泻，相比膳食纤维，NCC用量少，治疗效果更好；④ NCC有望作为药物和膳食纤维替代品治疗便秘，对身体的生物安全性良好。
【主编推荐语】便秘会严重影响生活质量，增加结直肠癌的风险，且相关药物会造成不可逆转的肠损伤、影响营养素吸收等副作用。近日，南方科技大学蒋兴宇、中国地质大学胡应模、国家纳米中心查瑞涛、中国农科院基因组所杜然及团队在ACS Nano发表最新研究，通过纳米晶体纤维素（一种刚性棒状纳米颗粒）评估对便秘小鼠的治疗效果，发现NCC能有效治疗便秘，其有益作用与调节肠道菌群、促进脂肪酸代谢、胆汁酸合成和氨基酸代谢有关。此外，相比药物/膳食纤维，NCC不会造成肠神经损伤，治疗效果更好。总之，该研究为未来干预便秘提供了新指导，值得关注。（@九卿臣）
Nanocrystalline Cellulose Cures Constipation via Gut Microbiota Metabolism
2022-09-21, doi:10.1021/acsnano.2c05809
纳米晶体纤维素 便秘 研究论文 基础研究 纳米医学 啮齿动物（小鼠） 胃肠道疾病 Mingzheng Wang Ruitao Cha Ran Du Yingmo Hu Xingyu Jiang
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