Microbiome

肠道菌群可产生数百个小分子，其中许多参与调节宿主生理机能，虽然目前已经努力鉴定代谢产物的生物合成基因，但肠道菌群的化学输出主要由初级代谢产物组成。近日，荷兰瓦赫宁根大学、美国斯坦福大学研究团队，傅静远教授和陈连民教授作为共同作者，在Nature Biotechnology发表最新研究，开发了一种新工具gutSMASH（https://github.com/victoriapascal/gutsmash），通过预测肠道微生物组中已知的和新的代谢基因簇（MGC），系统地评估肠道菌群的代谢潜力，在4240个高质量基因组中共鉴定到近2万个代谢基因簇（MGC），gutSMASH还识别到不同菌属的能量捕获机制也存在显著的差异。此外，通过人群大队列验证，发现血液/粪便的菌群衍生代谢物水平与相应代谢基因的宏基因组丰度相关性很弱。总之，该工具不仅可以预测已知功能的MGC，还可以预测可能代表进一步实验表征的良好候选者的新型 MGC，值得测试。

gutSMASH 初级代谢产物研究论文基础研究代谢基因簇

产前胎儿菌群

Nature：胎儿有无菌群？多角度论证（观点）

胎儿在子宫内究竟有没有菌群定植？这是近年来人类微生物组研究中争议十足的一个话题。Nature最新发表的这篇观点文章，回顾了支持和反对胎儿菌群存在的现有证据，并得出结论——检测到的微生物信号很可能是取样和实验过程中引入的污染的结果， "无菌子宫"假说并未被推翻。

产前胎儿菌群 microbial ecology Microbiome

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）

血液内毒素水平或可用于诊断非酒精性脂肪性肝病（综述）

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）患病人数持续增长，现已影响全球约1/4的成年人。NAFLD从肝脏单纯性脂肪变性（NAFL）发展为非酒精性脂肪性肝炎（NASH）、肝纤维化，长期可发展为肝硬化和肝细胞癌。早期NAFL被认为是可逆的，通过改变生活方式可缓解。但因NAFLD早期没有显著症状，也缺少有效的活检诊断标志物，阻碍了疾病的早期诊断。NAFLD间接导致肠屏障通透性增加，使菌群产生的内毒素可进入血液并进一步促进NAFLD发展。德国亚琛工业大学研究人员近日在Clinical Gastroenterology and Hepatology发表综述文章，系统总结了血液内毒素水平与NAFLD进展间的关系，发现内毒素具有作为NALFD诊断及疾病进展生物标志物的潜力，建议就内毒素单独或联合其他参数诊断NAFLD开展进一步的临床试验。

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD） NAFL NASH gut permeability Microbiome

肿瘤免疫治疗

微生物组如何影响肿瘤免疫治疗（综述）

微生物组是健康和疾病的关键影响因素。目前，微生物组的组成和功能变化也被认为是肿瘤的潜在标志，影响着肿瘤的发生、进展和治疗。英国微生物组疗法公司Microbiotica及维康桑格研究所的研究人员近日在Trends in Immunology发表综述文章，系统总结肠道微生物组影响肿瘤免疫疗法效果的途径，并归纳了潜在的改善肠道微生物组结构以促进肿瘤免疫治疗的方法。

肿瘤免疫治疗 Microbiome live biotherapeutic products Cancer Immunotherapy Immune checkpoint inhibitors

寄生虫-菌群互作

Cell子刊：寄生虫选择促进其生命周期的菌群进行肠道定植

土壤传播的肠道寄生虫在全球感染超过15亿人。虽然寄生虫的定植与肠道菌群组成的变化有关，如梭状芽孢杆菌的增加，但具体的单个物种尚未分离和鉴定。Cell Reports近期发表的文章，从马来西亚寄生虫感染高发的土著人群中分离出梭状芽孢杆菌，而这些寄生虫相关的梭状芽孢杆菌则具有促进寄生虫鼠鞭虫和鞭虫生命周期的能力。这就表明，寄生虫选择促进其生命周期的菌群进行肠道定植。

寄生虫-菌群互作 helminth Trichuris clostridia Microbiome

母乳喂养

肠道菌群和母乳喂养（综述）

本综述总结了肠道菌群与母乳喂养关联的现有研究证据，指出了未来进一步开展研究的方向。

母乳喂养 human milk IgA breast-feeding human milk oligosaccharides

肠道细菌演化

Nature：肠菌可在宿主内演化出致病的移位能力

随着时间的推移，我们肠道中定植的共生微生物也在不断地适应和演变。耶鲁大学Noah Palm团队在Nature发表的最新研究中提出一种假说，认为共生肠菌在宿主内的演化可能会影响其致病倾向。他们以一种致病共生菌——鹑鸡肠球菌为模型对这一假说进行了检验，该菌能在易感小鼠中移位至肝脏等组织器官，从而引发自身免疫病。通过分析小鼠粪便和肝脏中的分离菌发现，这种菌可在宿主内自发地发生趋异演化，产生适应肠腔或肠黏膜的不同谱系。其中，适应肠黏膜的菌株具有侵入性和致病特性特征，包括移位至肝脏、免疫逃逸和引发炎症；相比之下，适应肠腔的菌株则比较“良民”（且可能更具传播性）。总之，该研究在菌株水平和时间尺度上，为理解微生物相关疾病的发生发展提供了一个崭新的视角，在一定程度上可以解释菌群驱动的疾病中存在的“随机性”和年龄相关性。

肠道细菌演化 Autoimmunity Bacterial evolution chronic inflammation experimental evolution

预测模型

MB-SupCon—基于微生物群的监督对比学习预测模型

有效整合微生物组和代谢组数据有利于更准确地预测不同的疾病，然而，大多数数据集只测量微生物组数据，而没有配对的代谢组数据。近日，美国南卫理公会大学研究人员在Journal of Molecular Biology发表最新研究，设计一种新的、基于微生物组的监督对比学习框架（MB-SupCon），用于提高仅测量微生物组数据的集合预测准确性，并在不同队列中做了验证，值得相关人员测试。

预测模型 MB-SupCon Microbiome Prediction model Contrastive learning

膳食纤维

膳食纤维在预防肥胖及相关疾病中的作用（综述）

肥胖是很多慢性疾病，比如2型糖尿病、心血管疾病等，的主要风险因素。近年来，随着研究的不断深入，人们逐渐发现膳食纤维对肥胖及相关慢性病有缓解作用。本文系统综述了膳食纤维的摄入对肥胖、2型糖尿病、心血管疾病、结直肠癌及乳腺癌的预防效果及可能的作用机制，值得相关人士学习。

膳食纤维肥胖 dietary fiber Obesity non-communicable diseases

阴道微生态

女性一生的阴道菌群变化规律（综述）

阴道微生态影响女性的健康。本综述全面总结了女性不同阶段阴道菌群的特点，分析其潜在的影响因素，总结了阴道微环境中最重要的乳酸杆菌在其中发挥的功能和机制，为进一步开展阴道菌群研究提供了重要的理论基础。

阴道微生态 Microbiome paraprobiotics postbiotics probiotics

扩增子

iMeta：陈同等开发高颜值高被引绘图网站imageGP

2022年2月21日，iMeta 期刊在线发表了中国中医科学院黄璐琦院士、陈同副研究员和中国科学院遗传与发育生物学研究所刘永鑫高级工程师合作题为“ImageGP: An easy-to-use data visualization web server for scientific researchers”的研究论文。该论文介绍了一款简单易用、功能强大的在线绘图工具 ImageGP，访问地址是http://www.ehbio.com/ImageGP/ 。

扩增子生物信息学数据可视化宏基因组菌群

高血糖

Cell子刊：高血糖影响肠道菌群结构和功能

抗生素可以影响肠道菌群的结构和功能。但是，宿主和菌群代谢对抗生素的敏感性尚不可知。本文使用链脲佐剂诱导的高血糖模型，结合宏基因组、元转录组和代谢组学方法分析微生物代谢与抗生素易感性的相互作用。研究结果显示，链脲佐剂诱导的高血糖（HG）可以引起盲肠内代谢物的变化、影响肠道菌群的结构和功能。本文也初步启示，高血糖足以引起盲肠代谢物变化，加剧抗生素带来的微生态失调，降低定殖抗性。

高血糖 antibiotics Dysbiosis hyperglycemia metabolomics

菌群

宁康等：利用同源序列解码菌群生态位关联，准确预测靶向蛋白结构

近期，华中科技大学宁康团队与合作者在PNAS发表研究。作者假设微生物生态位和蛋白质家族之间存在固有的进化联系，可用于构建精确的多序列比对（MSAs）。为了检验这个假设，作者建立了一个包含42.5亿个序列的四个主要生物群落的模型库，开发了一个名为MetaSource的机器学习模型来预测目标蛋白质的源生物群落，其可以显著提高联系图和3D结构模型的准确性，同时使用少于三倍以上的计算机内存和CPU时间。研究的结果验证了重要的生物组-序列-Pfam关联，这可以为基于菌群的蛋白质结构和功能预测的靶向方法提供更高的效率和有效性。

菌群蛋白质结构预测深度学习多序列比对蛋白质同源家族

肠罗斯氏菌

国内团队：肠罗斯氏菌或能用于疾病治疗（综述）

中南大学湘雅三医院王晓艳教授团队近期在Frontiers in cellular and infection microbiology发表综述，详细总结了肠罗斯氏菌（Roseburia intestinalis）对宿主生理和健康的调控作用，讨论了以其为靶点的疾病治疗策略，推荐专业人士关注。

肠罗斯氏菌 roseburia Roseburia intestinalis Inflammatory bowel disease (IBD) Microbiome

结直肠癌

具核梭杆菌调节Th17反应，驱动促炎肠道微环境

结直肠癌 Fusobacterium nucleatum Microbiome Th17 cells altered Schaedler’s flora

Microbiome

从新角度重新思考菌群

Trends in Microbiology发表的这篇观点文章，以可移动遗传元件（MGE）和抗生素耐药性为例，重新审视了对菌群的认知。

Microbiome Antimicrobial resistance Mobile genetic elements anthropogenic forces processual microbial ontology

临床营养

Nature Reviews：营养不良和危重病人的最佳营养供给，需考虑肠菌（一图读懂）

随着现代医学的引入和重症监护的复杂性，人们假设喂养危重病人的最佳方式是提供不含纤维的化学明确的无菌液体食物（即全肠内营养）。近期发表于Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology的观点性综述文章，揭示了这一假设中的潜在缺陷，并讨论了微生物组科学的新兴技术如何为营养不良和危重病人的最佳喂养方法提供参考。事实上，目前我国临床上也越来越多可供患者使用的肠内营养制剂如特医食品和肠外营养液，这为改善患者营养状况和预后起到了一定的作用，但这些商品化的营养制剂需要考虑到肠道菌群等多方面情况进行合理开发和个性化使用。我们特别将本文的配图编译为一图读懂，希望能助你长知识。

临床营养 Microbiome nutrition therapy surgery 肠道菌群

结直肠癌

于君团队：高脂饮食让肠菌和代谢物“变坏”从而促进肠癌

高脂饮食增加大肠癌的风险。Gastroenterology最新发表了来自香港中文大学于君团队的研究成果，发现高脂饮食能通过诱导小鼠肠道菌群失调、代谢改变和肠上皮屏障功能障碍，驱动结直肠肿瘤发生，并揭示了其中有潜在关键作用的细菌和代谢物。这些发现为靶向肠道菌群及其代谢物来预防和治疗高脂饮食相关的大肠癌，提供了新思路。

结直肠癌高脂饮食肠道菌群代谢物 Dietary nutrient

肝性脑病

肝性脑病的微生物组疗法（综述）

肝性脑病（HE）是一种以神经精神和运动功能障碍为特征的肝硬化并发症。菌群-宿主互作在HE发病机制中具有重要作用。近期发表于Journal of Hepatology的一篇综述，介绍了用于防治HE的相关微生物组疗法。

肝性脑病 Hepatic Encephalopathy Microbiome cirrhosis fecal microbiota transplant

菌群

苏晓泉阐述菌群的β多样性：从全局比对到局部比对

青岛大学苏晓泉近期在mSystems发表文章，总结了作者为整合大规模菌群数据集，在整体群落水平（即“全局”）来计算相似性而开发的算法和工具，并阐述了作者对“局部比对”匹配策略的看法。Beta多样性是菌群的基本特性，高效的菌群比较，不仅在“全局”层面，而且在“局部”层面，可以更精确和灵活地阐明菌群的beta多样性，从而有助于深入理解和有效利用菌群。

菌群 Beta多样性距离方法搜索引擎局部比对

菌群-免疫互作

Cell子刊：共生细菌与真菌对放疗疗效的不同影响

菌群-免疫互作研究论文基础研究啮齿动物（小鼠）放疗

XIAP缺乏症

造血细胞移植可改善XIAP缺陷患者的炎症性肠病和肠道菌群失调

XIAP缺陷症是一种罕见的先天性免疫错误，常与难治性炎症性肠病（IBD）有关。XIAP缺陷的自然病程通常与预后不良有关，目前造血细胞移植（HCT）是唯一的治疗方法。Journal of Allergy and Clinical Immunology近期发表的文章，发现HCT治疗XIAP缺陷症具有较好的预后，而且HCT可改善XIAP缺陷患者的肠道炎症和菌群失调。

XIAP缺乏症造血细胞移植炎症性肠病(IBD) 肠道菌群失调 Dysbiosis of the gut microbiota

盆腔放疗疾病

放射性肠道黏膜炎早于肠道菌群失调？

盆腔放疗可能导致肠道黏膜炎及菌群失调。ISME Communications上发表的一项最新研究，发现盆腔放疗可诱导小鼠肠道的形态变化（隐窝深度及绒毛长度增加）及肠道炎症应答，损伤肠道屏障，并可导致肠道菌群失调。值得注意的是，盆腔放疗诱导的肠道黏膜炎发生在肠道菌群失调之前。

盆腔放疗疾病 Biomarkers intestinal diseases Microbiome 研究论文

Archaeology

Nature揭秘：距今千年的古人肠道里有啥微生物？

现代工业化造成的生活方式改变，对肠道微生物组造成了严重影响。之前的研究表明，工业化的生活方式可能会造成肠道微生物组多样性下降，并与肥胖、自身免疫性疾病等慢性疾病相关。而该文章通过对古粪便样本进行分析，揭示了古人的肠道微生物组组成和功能特征，为人类微生物组的进化历史提供了一定的提示。

Archaeology metagenomics Microbiome

宿主-菌群互作

菌群如何影响宿主tRNA

tRNA是蛋白质翻译过程中必须的元件，其表达和修饰受多种因素调控。华南师范大学汪肖云团队近期在Genome Research发表研究，探索了菌群对宿主tRNA表达和修饰的影响。

宿主-菌群互作 tRNA Microbiome expression modification

肠道寄生虫

Cell：肠道蠕虫如何为神经病毒“打开后门”？

肠道蠕虫感染可调节宿主对粘膜病原体的免疫反应，但其对系统性病原体感染的影响尚不确定。Cell发表的一项最新研究发现，与肠道蠕虫共感染时，感染嗜神经性黄病毒西尼罗河病毒（WNV）可引起更严重的宿主疾病表型。肠道中的Tuft细胞和IL-4信号在其中起介导作用，引起肠上皮屏障损伤，导致肠道细菌易位，从而削弱了针对WNV的CD8+ T细胞免疫，最终导致WNV对神经系统感染的增加和小鼠死亡率的升高。

肠道寄生虫黄病毒 2型免疫反应 tuft细胞琥珀酸

菌群关系变化

刘星吟团队：新的鉴定和量化菌群关系变化的分析框架—PM2RA

南京医科大学刘星吟教授课题组在Genomics, Proteomics & Bioinformatics杂志上在线发表了文章，借鉴工业领域监测变量之间关系一致性的方法，提出了一个鉴定和量化菌群关系变化的分析框架（PM2RA），以检测和量化各种条件下菌群中的关系变化。PM2RA无需构建共现网络，可直接比较不同条件下菌群关联的变化。为了方便临床医生以及没有生信基础的科研人员使用该软件进行两种状态下菌群关系的变化分析，PM2RA提供在线分析工具及单机版软件 http://www.pm2ra-xingyinliulab.cn/。

菌群关系变化整体监测共现网络人类疾病鲁棒性

长读长

Nature子刊：长读长纳米孔宏基因组测序，揭示口腔噬菌体与宿主细菌的相互作用

目前尽管一些宏基因组学研究已经聚焦于口腔噬菌体上，但其依赖于短读长测序。该研究中，作者使用PromethION测序仪进行了人类唾液的长读长宏基因组学研究，其分析整合了PromethION和HiSeq的数据（每个样品> 30 Gb且人类DNA污染少），可鉴定出数百个病毒重叠群。本文中作者的分析显示了增强的桥接功能，以及将噬菌体放置在其宿主基因组环境中并实现其分类学分类的能力，其分析还确定了一个链球菌噬菌体/原噬菌体组和9个巨型噬菌体/原噬菌体。该研究证明了利用PromethION进行的长读长宏基因组学研究在发现噬菌体及其与宿主细菌相互作用中的作用。

长读长宏基因组学口腔噬菌体宿主细菌重叠群

菌群

Cell子刊：基于深度学习的微生物基因组小蛋白编码基因的自动预测和注释

使用现有的研究工具常常忽略了小蛋白质，Durrant和Bhatt使用深度学习模型来改进对人类菌群中常见的小蛋白质的检测。为了方便注释特定的小型开放阅读框（smORFs），本文引入了SmORFinder。该工具结合了每个smORF家族的隐马尔可夫模型和深度学习模型，这些模型可以更好地推广到训练集中未被见到的smORF家族，从而丰富了对Ribo-seq翻译信号的预测。该注释工具可免费获得，并且可以重新分析成千上万个公开可用的基因组。

菌群基因组注释小型开放阅读框机器学习深度学习

黑猩猩

黑猩猩肠道菌群多样性年龄变化模式与人类不同

灵长类动物的生存需要共生的肠道微生物的协同促进。这些微生物在发酵不可消化的植物物质，抵抗病原体，训练免疫系统中发挥重要的作用。人类在灵长类动物中是独一无二的，表现为人类需要高度可消化的食物，断奶早，成熟慢等，提示人与肠道微生物关系的轨迹可能不同于其他灵长类动物。近来一篇发表在Current Biology的研究通过对乌干达基巴莱国家公园的野生黑猩猩肠道菌群长达三年的分析，揭示了黑猩猩肠道菌群在不同个体、不同年龄之间的差异，发现尽管二者肠道菌群中存在一些相似的类群和丰度，但是不同于人类，黑猩猩婴儿期肠道菌群丰度最高。黑猩猩肠道菌随年龄变化模式与人类不同，反映出二者在哺乳、饮食和免疫功能的种间差异。

黑猩猩 Gut microbiota Microbiome chimpanzee Primate