第2536期：重磅呈现！2023肠道大会Protein & Cell微生物组综述专刊
本期话题：免疫原性分子，小胶质细胞，蚊媒疾病，营养流行病学，R包，神经发育，母婴，粘膜免疫，工程菌，菌群代谢
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05月19日

刘宏伟团队：肠菌细胞壁的免疫原性分子（综述）

Protein & Cell [IF:15.328]
① 源自肠道细菌细胞壁的免疫原性分子肽聚糖和脂质相关分子等，具有不同的结构特征，在健康和疾病中塑造固有免疫和适应性免疫应答；② 肽聚糖及其衍生物通过与细胞内固有免疫受体NOD1/2结合，调节宿主免疫和炎症反应；③ 肠菌细胞壁衍生的脂质相关分子（糖脂类、磷酯类等）可通过调节细胞外固有免疫受体（如TRLs）介导的通路或特异性T细胞群，调节固有免疫和适应性免疫应答；④ 仅一小部分肠道共生菌衍生的免疫活性物质被探索过。
【主编推荐语】在宿主-肠道菌群之间，来自肠道共生细菌的细胞壁衍生分子在训练和重塑宿主免疫反应中发挥着关键作用。中科院微生物所刘宏伟团队在在Protein & Cell 2023肠道大会微生物组专刊中发表综述文章，聚焦肽聚糖和脂质相关分子等肠菌细胞壁衍生的免疫源性分子，总结了其结构特征、免疫反应和基本机制。肠菌细胞壁衍生的成分或可作为治疗感染和免疫疾病的重要药物来源。（@mildbreeze）
Immunogenic molecules associated with gut bacterial cell walls: chemical structures, immune-modulating functions, and mechanisms
2023-04-04, doi:10.1093/procel/pwad016
免疫调控 肽聚糖 肠道菌群衍生物 脂质 免疫反应 免疫原性 Ruopeng Yin Tao Wang Hongwei Liu
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段丽萍团队：肠脑互作障碍中，肠道菌群如何与小胶质细胞的互作？（综述）

Protein & Cell [IF:15.328]
① 小胶质细胞是中枢神经系统的 “哨兵”，可与肠道菌群互作，共同参与肠脑互动障碍的发生，尤其是肠易激综合征（IBS）；② 肠道微生物可影响小胶质细胞的发育、成熟和功能，并从免疫、内分泌和神经通路影响IBS中的小胶质细胞；③ 小胶质细胞可通过潜在的HPA轴、传入和传出神经通路、精神障碍等机制影响肠道菌群；④ 开发益生菌和益生元等微生态制剂和小檗碱等植物药，研究人脑-肠-菌群互作和小胶质细胞影响肠道菌群的机制，是未来研究方向。
【主编推荐语】肠道微生物群和小胶质细胞在脑-肠互作障碍中有潜在作用。北京大学第三医院段丽萍团队在Protein & Cell 2023肠道大会微生物组专刊中发表综述文章，重点讨论了肠道菌群和小胶质细胞之间的相互作用在以肠易激综合征为代表的肠脑相互作用障碍中的作用和基本机制，以及相应的临床应用前景，并强调其在治疗精神疾病共病者的肠脑相互作用障碍中的潜力。（@mildbreeze）
“Sentinel or accomplice” — gut microbiota and microglia cross-talk in disorders of gut-brain interaction
2023-04-19, doi:10.1093/procel/pwad020
肠-脑轴 肠-脑互作障碍 肠易激综合征 肠道菌群 小胶质细胞 Haonan Zheng Cunzheng Zhang Liping Duan
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程功团队：菌群如何影响蚊媒疾病（综述）

Protein & Cell [IF:15.328]
① 蚊子肠道菌群可直接（分泌化学物质/酶、诱导免疫反应和改变中肠的屏障/生化环境）和间接（改变蚊子生物学、种群密度、生存和叮咬）影响蚊媒疾病传播，沃尔巴克氏菌为代表的蚊子共生菌可控制蚊媒疾病；② 动物皮肤菌群产生吸引或驱蚊的挥发物，影响蚊子寻找宿主，从而影响蚊媒疾病传播；③ 人肠道菌群通过促进健康皮肤、调节皮肤免疫，诱导全身性抗病毒I型IFN应答，影响蚊媒疾病的进展；④ 进一步研究蚊子、宿主、病原体及其菌群间的相互作用，或是防控蚊媒疾病的关键。
【主编推荐语】蚊媒疾病对人类健康构成重大威胁，然而目前防治这些疾病的措施仍不尽如人意。清华大学程功团队在Protein & Cell 2023肠道大会微生物组专刊中发表综述，总结了关于蚊子和脊椎动物微生物组对蚊媒疾病影响的最新研究进展，表明微生物组或可为防控这类疾病提供新的思路和举措。（@mildbreeze）
Impact of the microbiome on mosquito-borne diseases
2023-04-25, doi:10.1093/procel/pwad021
蚊媒疾病 病原体传播 微生物组 蚊虫 蚊子菌群 Huicheng Shi Gong Cheng
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郑钜圣团队：营养-菌群流行病学助力营养、菌群和健康研究，推动精准营养（综述）

Protein & Cell [IF:15.328]
① 食物种类、营养及饮食模式塑造宿主的肠道、口腔、阴道和母乳菌群，菌群反过来影响宿主和后代健康；② 菌群代谢物是饮食、菌群和宿主健康间的串扰中的重要中间产物，调节宿主代谢、免疫、神经等功能；③ 营养-菌群流行病学发现了许多菌群及其代谢组的饮食干预方式和疾病预防靶点，为理解饮食与疾病的关联机制提供了新视角；④ 肠菌可预测宿主对特定饮食反应的个体间差异，基于肠菌的精准营养为在个体水平上进一步控制和治疗疾病提供了希望。
【主编推荐语】饮食和营养对人类微生物组有很大影响，并与微生物组，特别是肠道微生物组相互作用，调节各宿主疾病和健康。微生物组的研究也将营养领域引向了一个更为综合的方向，成为精准营养这一新兴领域的重要组成部分。西湖大学郑钜圣团队在Protein & Cell 2023肠道大会微生物组专刊中发表综述文章，总结了营养-菌群流行病学领域的最新成果，讨论了饮食、营养、微生物组及其代谢产物之间的相互作用及其对人类健康的影响，随后回顾了基于微生物组的精准营养研究的进展，并介绍了营养-菌群流行病领域目前的局限性、面临的挑战和发展前景。（@芥末）
Nutri-microbiome epidemiology, an emerging field to disentangle the interplay between nutrition and microbiome for human health
2023-04-26, doi:10.1093/procel/pwad023
营养-菌群流行病学 综述 精准营养 饮食-菌群-宿主互作 菌群代谢物 Wanglong Gou Zelei Miao Kui Deng Jusheng Zheng
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刘永鑫+袁军等：如何用好R进行微生物组分析？（综述）

Protein & Cell [IF:15.328]
① 共整理324个用于微生物组分析的常用R包，并按照应用类别（多样性、差异性、生物标志物、相关性网络、功能预测等）进行分类；② 对用于微生物组分析的集成R包（phyloseq, microbiome、MicrobiomeAnalystR、Animalcules、microeco、amplicon）进行了系统地分类，并总结了其优点和局限性；③ 全面回顾了用于微生物组分析的R包，总结了大部分常见的微生物组分析内容，并形成了最适合微生物组分析的管线，所涉及代码已附于GitHub。
【主编推荐语】如何从众多R包中选择合适、高效、便捷、易学的工具，是微生物组研究者面临的难题。中国农科院刘永鑫、南京工业大学袁军与团队在Protein & Cell 2023肠道大会微生物组专刊中发表综述文章，系统地梳理了R包在微生物组研究中的应用，为今后开发更好的微生物组工具提供了重要的理论基础和实践参考。本文干货很多，推荐专业人士学习参考。（@mildbreeze）
The best practice for microbiome analysis using R
2023-05-02, doi:10.1093/procel/pwad024
微生物组数据分析 R包 宏基因组 可视化 Tao Wen Guoqing Niu Jun Yuan Yong-Xin Liu
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刘星吟团队：神经发育疾病中的菌群-肠-脑轴（综述）

Protein & Cell [IF:15.328]
① 孤独症谱系障碍、注意力缺陷多动障碍、雷特综合征等神经发育疾病与菌群-肠-脑轴有关，菌群干预在治疗神经发育疾病上具有潜力；② 肠菌自身、代谢物和细胞壁成分可与免疫细胞互作，诱导免疫细胞及其分泌因子，肠道局部免疫经系统循环影响大脑神经发育，小胶质细胞是重要介质；③ 肠道菌群通过HN轴和HPA轴等内分泌/系统途径调控神经发育，肠菌产生神经活性分子（如5AV、牛磺酸、4EPS）可影响大脑；④ 受肠菌调控的肠道5-HT以及菌群代谢物等分子可通过肠神经系统和迷走神经等神经途径影响大脑。
【主编推荐语】菌群-肠-脑轴在神经发育疾病中的作用得到了越来越多的研究重视。南京医科大学刘星吟团队在Protein & Cell 2023肠道大会微生物组专刊中发表综述文章，详细介绍了肠道菌群通过免疫途径、神经途径和内分泌/系统途径调节神经发育的机制，及其与多种神经发育疾病的关系和临床应用潜力。（@mildbreeze）
The microbiota-gut-brain axis and neurodevelopmental disorders
2023-05-11, doi:10.1093/procel/pwad026
神经发育疾病 菌群-肠-脑轴 肠道菌群 Qinwen Wang Qianyue Yang Xingyin Liu
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王金锋团队：微生物组在改善母婴健康中的应用潜力（综述）

Protein & Cell [IF:15.328]
① 不同身体部位的微生物组可用于妊娠并发症和不良妊娠结局的早期预测、辅助诊断、长期监测和回溯诊断；② 母婴营养和健康的精准管理中应将菌群纳入考虑范畴；③ 由于微生物可从母亲传递给婴儿，母体微生物组或可作为新生儿健康的指标和靶点；④ 婴儿微生物组可作为其生长发育和营养状况的评估指标，菌群干预或可改善营养不良；⑤ 菌群可用于指导母婴健康产品的开发（如母婴益生菌/益生元），以及安全性评估和精准应用。
【主编推荐语】微生物通常对其宿主（包括母亲和婴儿）的生理和病理状态的转变很敏感。因此，微生物组可能是孕期疾病的一个很好的指标，并有可能用于围产期健康监测。中国农业大学王金锋团队在Protein & Cell 2023肠道大会微生物组专刊中发表综述文章，阐述了微生物组在母婴健康领域中的应用前景，值得专业人士关注。（@mildbreeze）
Maternal and infant microbiome: next-generation indicators and targets for inter-generational health and nutrition care
2023-05-15, doi:10.1093/procel/pwad029
母婴菌群 Shengtao Gao Jinfeng Wang
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朱书团队：肠道如何感知微生物（综述）

Protein & Cell [IF:15.328]
① 肠道内，toll样受体、nod样受体、RIG-I样受体等模式识别受体可感知微生物分子模式；② G蛋白偶联受体、芳香烃受体和核受体等是感知代谢物的受体；③ 肠上皮细胞和肠道免疫细胞的调控受微生物感知通路的影响，肠道局部环境信号可作用于固有免疫细胞并调控适应性免疫细胞的分化、迁移和维持，这些细胞抑制宿主对无害抗原的免疫反应并加强肠屏障，维持免疫稳态；④ 遗传或环境因素引起的微生物感知障碍可导致疾病，如炎症性肠病、1型糖尿病、代谢综合征、神经系统疾病和癌症等。
【主编推荐语】宿主和肠道菌群之间互动的第一步，是宿主免疫系统对肠道微生物的感应。中国科技大学朱书团队在Protein & Cell 2023肠道大会微生物组专刊中发表综述文章，详细总结了感知肠道微生物成分和代谢物的宿主受体和细胞（尤其免疫细胞），并探讨了与肠道微生物感知障碍有关的多种疾病。（@mildbreeze）
Microbial sensing in the intestine
2023-05-16, doi:10.1093/procel/pwad028
粘膜免疫 模式识别受体 G蛋白偶联受体（GPCRs） 芳香烃受体 核受体 肠道菌群 肠上皮细胞 免疫细胞 炎症性肠病（IBD） Tingting Wan Yalong Wang Kaixin He Shu Zhu
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王汉杰+刘培源等：在肠道中生产和释放肿瘤纳米疫苗的口服工程菌

Biomaterials [IF:15.304]
① 利用合成生物学构建了一种群感裂解释放纳米疫苗的工程菌，通过海藻酸钠/壳聚糖水凝胶包裹，在胃肠道中可提高存活率；② 在群感裂解回路控制下，工程菌在肠道环境会发生周期性震荡裂解，实现纳米疫苗（BMC-AH1-A5）的累积释放；③ 相比细菌微室，BMC-AH1-A5可激活抗原提呈细胞，激活CD4+T和CD8+T细胞，从而杀伤肿瘤细胞；④ 通过构建皮下肿瘤模型，工程菌在体内会生产并释放纳米疫苗，激活肠系膜淋巴结和脾脏免疫细胞，抑制皮下肿瘤生长。
【主编推荐语】目前，由于胃肠道转运过程中存在各种酶和胃酸刺激，口服蛋白疫苗的生物活性大大降低，限制了其治疗效果。近日，天津大学王汉杰、刘培源及团队在Biomaterials发表最新研究，设计了一种可编程的口服工程菌水凝胶，用于肠道原位生产和释放肿瘤纳米疫苗，性能较好。总之，该研究为口服蛋白疫苗的生物医学应用提供了新思路，值得关注。（@九卿臣）
A programmable oral bacterial hydrogel for controllable production and release of nanovaccine for tumor immunotherapy
2023-05-09, doi:10.1016/j.biomaterials.2023.122147
延伸阅读： 【高分子科技】
工程菌 纳米疫苗 研究论文 基础研究 生物材料 免疫治疗 口服递送 免疫细胞 动物实验 体外实验 肿瘤 Yingying Zhang Ruru Kang Peiyuan Liu Hanjie Wang
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国内团队：肠菌可将无机碳纳米材料发酵成内源有机代谢物

PNAS [IF:12.779]
① 肠道菌群能够降解单壁碳纳米管和氧化石墨烯两种人工合成碳纳米材料，当其口服暴露后，肠道中乙酸和丁酸等短链脂肪酸含量明显升高；② 通过建立氧化石墨烯同位素代谢流示踪新方法，发现13C-氧化石墨烯降解后可通过13C-丙酮酸途径生成13C-丁酸；③ 己糖激酶、丙酮酸激酶、丙酮酸脱氢酶和丁酸激酶等多种关键微生物代谢酶参与了碳纳米材料发酵生成丁酸的过程；④ 通过微生物测序发现产丁酸菌是利用碳纳米材料生成丁酸的优势菌种。
【主编推荐语】由于其独特和多样的性质，碳基纳米材料已被应用于各种领域，部分研究发现碳基纳米材料可能对生物体有不利影响，但其在肠道中的降解、转化和生物利用仍不清楚。近日，国家纳米科学中心的陈春英及团队在PNAS上发表最新研究，通过稳定同位素13C骨架标记与代谢流同位素示踪法，揭示了碳纳米材料从源端-中端-终端的代谢全流程，突破传统微生物只能利用碳水化合物合成有机丁酸分子的认知。总之，该研究为探究碳纳米材料提供了新的应用价值，为相关研究指明了新的思路和方向，值得关注。（@九卿臣）
A new capacity of gut microbiota: Fermentation of engineered inorganic carbon nanomaterials into endogenous organic metabolites
2023-05-08, doi:10.1073/pnas.2218739120
延伸阅读： 【Nature】 【中科院之声】 【生物世界】 【肺鳞癌】
肠道菌群 纳米材料 研究论文 基础研究 短链脂肪酸 同位素示踪法 微生物代谢酶 丁酸产生菌 动物实验 体外实验 Xuejing Cui Chunying Chen
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