metagenomics

生活方式、肥胖和肠道微生物组都是代谢疾病的重要风险因素。《Cell Host and Microbe》发表的一项最新研究，总共对德国3个队列中4000多人的粪便菌群数据进行分析，表明肠道菌群特定成员的相对丰度在一天中呈现节律性震荡，其中一些细菌的节律性在2型糖尿病（T2D）患者中出现紊乱。利用基于13个丧失节律的OTU（涉及普氏栖粪杆菌、大肠杆菌等）预测模型，可较准确的在德国人群中鉴定和预测T2D。该研究还通过宏基因组学方法鉴定出与T2D和肠道细菌节律变化相关的菌群代谢通路，涉及氨基酸、芳香族化合物和脂肪酸的代谢功能等。这些发现提示肠道菌群组成的昼夜震荡及其相关的节律性功能，可能是代谢疾病发生发展中不可忽视的因素，其特征或可用于T2D的辅助诊断和预测，但应注意人群特异性。

节律性 human intestinal microbiota population-based cohorts circadian rhythms diurnal oscillations

肝硬化

Cell子刊：肠道菌群特征可用于肝硬化的无创诊断

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）等慢性肝病患者中常见肠道菌群失调，这些菌群变化或能用于相关疾病的无创检测。《Cell Metabolism》发表的一项美国研究，分析了NAFLD肝硬化患者粪便样本中的菌群物种、基因通路和代谢物改变特征及其相互关联，用随机森林机器学习方法，鉴定出适用于不同病因、种族和地区人群的通用肝硬化肠道微生物组特征，结合血液指标还能对肝硬化和早期肝纤维化进行区分。该研究说明，粪便微生物组特征可用于肝硬化的无创诊断，且特定的肠道细菌或许可作为防治肝硬化的新靶点。

肝硬化 Microbiome NASH Non-alcoholic steatohepatitis non-alcoholic fatty liver disease

胆固醇代谢

Cell子刊：你的胆固醇水平或由肠道细菌来决定

人类肠道微生物具有强大的代谢能力，但肠道微生物与人类代谢之间互作的机制仍不清楚。《Cell Host and Microbe》近期发表文章，鉴定出肠道细菌的胆固醇脱氢酶，并揭示出胆固醇代谢细菌的出现与宿主的粪便、血清总胆固醇降低相关，可直接影响人类健康。

胆固醇代谢 Microbiome cholesterol coprostanol hydroxysteroid dehydrogenase

肠道菌群

关于肝脂肪变性的大型人体多组学研究

目前已有不少针对肠道菌群与肝脂肪变性的研究，但因为样本数量有限（n ≤ 156）因此结果不统一。本文纳入了1355名成年人（含472名肝脂肪变性患者）进行多组学分析，证明肝脂肪变性患者肠道菌群丰度低，粪球菌属、高氏瘤胃球菌和瘤胃球菌独立于BMI和饮食等混淆因子与肝脂肪变性相关，以及相关代谢物如次级脂肪酸代谢在肝脂肪变性中出现异常。作者呼吁未来还可以细分不同形式的肝脂肪变性，并将患者基因型考虑在内，以期得到更为全面深入的结果。

肠道菌群肝脂肪变性 gut microbiome hepatic steatosis metabolomics

宏基因组数据库

中山大学：人类肠道宏基因组数据库gutMEGA

为了方便科学家查询和检索已发布的肠道菌群宏基因组测序数据，在这项研究中，中山大学第一附属医院的Xiaoxing Li和中山大学附属肿瘤医院的Ze-Xian Liu与团队，开发了肠道宏基因组图谱（gutMEGA），这是一个注释齐全的综合数据库，用于管理和托管来自人类已发表的肠道菌群定量数据集。通过仔细整理肠道菌群的组成，表型和实验信息，gutMEGA最终在776个条件下整合了7种不同水平（界，门，纲，目，科，属和种）的6457类群的59132个定量信息。此外，通过各种浏览和搜索功能，gutMEGA为用户提供了一种快速简便的方法来获取表型之间肠道微生物的相对丰度。总体而言，gutMEGA是用于肠道宏基因组研究的便捷而全面的资源，可以从 http://gutmega.omicsbio.info 免费访问。

宏基因组数据库 Gut microbiota human health metagenomics database

肠道菌群失调

Nature：他汀类药物或能帮助改善肥胖者的肠道菌群健康

此前研究表明，人的肠道菌群或能根据优势细菌的种类，划分为4种肠型。其中Bact2肠型以拟杆菌属占比高、粪杆菌属占比低、微生物密度较低为特征，与系统性炎症和便溏（稀便）存在关联，是潜在的菌群失调肠型。Nature发表的一项最新研究，对欧洲BMIS队列参与者进行了横断面相关性分析，发现Bact2肠型在肥胖人群中明显更加普遍，但在服用他汀类药物（降胆固醇药）的肥胖者中，这一比例从17.7%降到了5.9%。未来需开展随机对照试验，来检验他汀类药物对菌群的组成和健康是否具有调控作用。

肠道菌群失调 Clinical microbiology Metabolic syndrome metagenomics Microbiome

耐药组

呼吸道中的核心耐药组

《American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine》上发表的一项最新研究，对患有严重哮喘、慢性阻塞性肺病（COPD）、支气管扩张等慢性呼吸道疾病的患者及健康人的呼吸道样本进行宏基因组分析，鉴定出了一类以大环内酯类抗生素耐药基因为主的核心耐药组，该核心耐药组与疾病状态及抗生素暴露无关。另外，通过对比分析患者的呼吸道样本及其使用的吸入器，发现两者之间的菌群及耐药组有着很大的重叠，提示吸入器菌群可作为替代，用于评估慢性呼吸道疾病患者的呼吸道菌群。

耐药组 Respiratory disease metagenomics Antimicrobial resistance Macrolides

新生儿肠道代谢组

Nature子刊：细菌定殖重组新生儿肠道代谢组

Nature Microbiology的这篇文章介绍了非裔美国新生儿在生命初期肠道菌群定殖及相关代谢物的变化特点。该研究的亮点包括使用了包括基因组、蛋白组和代谢组在内的多组学研究，认为大肠杆菌虽是兼性厌氧菌，但在新生儿出生后仍处于厌氧环境中生长，暗示新生儿的大肠环境本就是无氧的，而非通常认为的通过兼性厌氧菌消耗氧气促进严格厌氧菌的后续定殖。

新生儿肠道代谢组细菌定殖 metabolomics metagenomics Microbiome

结直肠癌

Cell子刊：大肠癌早期微生物变化具有潜在因果关系

肠道微生物群与结直肠癌（CRC）有关，但其在CRC发生之前的因果改变尚未被阐明。最新发表在Cell Host and Microbe的研究对CRC发生前微生物组的变化进行前瞻性评估。该研究证实，利用微生物组监测腺瘤的效果或许有限，但在结肠肿瘤中，这些早期微生物的变化存在潜在的因果关系。

结直肠癌 metagenomics metatranscriptomics human microbiome Lynch Syndrome

饮用水菌群

消毒影响饮用水中微生物的结构和功能

通过保持一定的消毒剂残留或限制营养能够抑制饮用水中微生物生长，但这些方法对饮用水微生物组的影响尚未全面了解。Microbiome 近期发表的文章，通过比较英国(有消毒剂残留)和荷兰(没有消毒剂残留)的饮用水系统，研究了消毒剂残留对饮用水微生物群落的潜在影响。结果表明，无论饮用水系统(如水源类型、水处理过程等)如何，消毒会影响饮用水中微生物的结构组成和功能。同时，还发现消毒和未消毒系统中相关的代谢基因存在差异。这表明，消毒对饮用水微生物群落的影响不仅与消毒抗性有关，还可能扩展到其他代谢特性，如对碳源和氮源的利用。

饮用水菌群消毒碳氮固定基因氨基酸代谢宏基因组

菌群结构影响因素

肠道菌群组成、功能及耐药组主要受生活方式影响

通过对比不同生活方式下、不同地理区域中的相近物种，可分析宿主生活方式、地理因素及宿主物种对肠道菌群的影响。ISME Journal上发表的一项最新研究，通过对比生活在刚果的野生黑猩猩及大猩猩、生活在野生动物附近的刚果人、生活在美国的圈养黑猩猩及大猩猩的肠道菌群，发现相比于地理因素，菌群的组成、功能及耐药组受到生活方式的影响更大。同时，该研究鉴定出了一系列新的抗生素耐药基因。

菌群结构影响因素 metagenomics microbial ecology Microbiome 耐药组

抗生素抗性基因

中科院微生物所：人、鸡和猪肠道微生物抗生素抗性基因表达谱

肠道微生物是抗生素抗性基因（ARG）的储存宿主。然而，关于肠道微生物中ARG的存在（宏基因组DNA水平）和表达谱（宏转录组RNA水平）的信息有限。中科院微生物研究所高福与团队在《Environment International》发表一项研究，通过宏基因组测序和宏转录组测序对来源于人、鸡和猪肠道微生物中的ARG进行了基因组和转录水平的分析，加深了对ARG在人、鸡、和猪肠道菌群中的分布、进化和传播的理解。

抗生素抗性基因肠道微生物 metagenomics metatranscriptomics gut resistome

抗生素耐药性

华南农大团队：环境变化影响肠道菌群和耐药基因组成

人体胃肠道是一个开放的生态系统，可直接或间接从外部环境中（例如食物、水、土壤和动物）中获取微生物。但是，环境与人类肠道菌群之间微生物交换的程度和持续时间仍未得到很好的理解。养殖环境因富含大量的微生物，成为菌群和耐药基因交换研究的热点地区。华南农业大学刘雅红团队与合作者近期在Nature Communications发表研究发现，猪场的职业暴露会影响人的肠道微生物组，从而导致潜在动物病原菌和抗生素耐药基因在肠道内的富集。比较学生与猪场工人及猪场环境的宏基因组样本，发现在学生、工人和环境间普遍存在菌株和耐药基因交换。该研究揭示了生活环境的短暂变化是如何以及在多大程度上塑造了人类肠道菌群及其耐药性。

抗生素耐药性 Antimicrobial resistance metagenomics microbial ecology Microbiome

癌症诊断

Nature：分析血液和组织的微生物组，或能诊断癌症

Rob Knight团队在Nature发表的一项最新研究，对癌症基因组图谱（TCGA）项目中的1.8万个样本测序数据进行大规模分析，鉴定出癌症相关的血液和组织微生物组特征。即使经过非常严格的去污染分析（去掉高达92.3%的测序数据），血液微生物DNA也展现出不俗的癌症诊断潜力，或能作为游离肿瘤DNA检测的补充手段，用于癌症的诊断和监测。

癌症诊断血液微生物组 Cancer Diagnostic markers machine learning

酒精性肝炎

利用粪便菌群判定是否患有酒精性肝炎

文章以健康人群作为对比，探究了严重嗜酒者、以及中度、重度酒精性肝炎之间粪便菌群的差异。研究结果表明，上述四组之间菌群均具有显著差异性。利用严重嗜酒者和酒精性肝炎患者之间粪便菌群的差异，可以推断嗜酒者是否患有酒精性肝炎。但是，菌群差异不能量化肝炎的严重程度。

酒精性肝炎 alcoholic hepatitis Fecal microbiome Fecal short chain fatty acids (SCFA) metagenomics

发育不良

Cell子刊：发育不良儿童的肠道噬菌体特征

发育不良在全球范围内影响约22%的5岁以下儿童，这些患儿的肠道菌群以变形菌门细菌增多为特征，但尚不清楚其肠道噬菌体的特征和作用。Cell Host and Microbe近期发表的一项研究，对比了不同年龄段的发育不良患儿与正常儿童的肠道菌群和噬菌体组成，发现低龄儿（≤23月龄的未断奶的婴幼儿）的肠道噬菌体有更强的调控肠道细菌的能力，表明噬菌体或许参与了发育不良患儿的肠道菌群改变，提示对发育不良儿童进行早期肠道菌群干预可能更加有效。

发育不良噬菌体 gut microbiome Bacteriophages metagenomics

宏基因组分析工具

一个适用于cfDNA宏基因组测序降噪的R语言工具

无细胞DNA（cfDNA）是溶解在血液、尿液等生物流体中的一些DNA片段，这些片段可以来自于人体自身细胞或者共生的微生物。游离在细胞外的cfDNA可以很容易通过人体的组织或免疫屏障，显现于血液或尿液等生物流体中。cfDNA已经在临床上实现了无创产前诊断的应用。类似的，通过对cfDNA的检测也可以敏锐地获知人体内部细菌和病毒感染。cfDNA样本很容易受到污染或干扰，对背景信号的降噪要求很高。低生物量背景校正（LBBC）工具用流行的 R 语言写成，使用方便，值得一试。

宏基因组分析工具 Cell-free DNA metagenomics Biomarkers infectious disease

定植抵抗

找出抑制艰难梭菌的肠道共生菌

尽管粪菌移植是治疗艰难梭菌感染的有效方法，但用特定的肠道共生菌组合来抑制艰难梭菌可能是更为安全可控的疗法。mSystems发表的一项研究按照这一思路，结合使用培养组学和表型分析等方法，鉴定出在体外能抑制艰难梭菌生长的66种人类肠道共生细菌。值得注意的是，这些抑制菌的不同组合对艰难梭菌生长能起到不同的作用，有些组合甚至能促进艰难梭菌生长，提示在搭配细菌组合时，群落整体可能产生新的功能和性状。这些发现对于研究多菌株微生态疗法，具有参考意义。

定植抵抗 Clostridium difficile coculture colonization resistance culturomics

动物菌群

国内团队：一文读懂狗肠道菌群（综述）

动物菌群 Gut microbiota Dog Diets metagenomics

儿童行为

儿童的行为和社会经济风险，与肠道微生物组的组成和功能存在关联

儿童行为和心理发育受到多种因素的影响，mBio上发表的一项研究表明，学龄初期儿童的行为问题和社会经济风险与肠道菌群的物种和功能的组成，都存在显著关联，而这种关联性受到看亲子关系以及父母压力等父母相关因素的影响。

儿童行为 behavior childhood development metagenomics

T2D

肠道菌群在2型糖尿病发病机制中的作用（系统综述）

鉴于诸多肠道菌群和T2D研究结果混乱的现状，EBioMedicine的这篇综述总结归纳了结果重复性高的结论，并提出了对未来研究的几点期望：1）根据临床表现和遗传背景等细分T2D患者进行细分；2）发展采集除粪样之外的非侵入性方法搜集如肠容物的样本；3）关注个人菌群；4）从功能角度细分菌群；5）关注药物-菌群互作。编者希望这篇综述关于未来肠道菌群研究方向的探讨可以对相关研究人员有所启发！

T2D 肠道菌群 type 2 diabetes microbiota 16S rRNA

帕金森症

Cell子刊：菌群影响帕金森病症？

患帕金森后，患者体内的各项代谢途径受到影响。本研究通过对照研究发现，与非患病个体相比，帕金森患者体内的转硫代谢途径改变，且多巴胺能药物治疗可缓解这一现象。进一步分析发现，肠道菌群参与此硫代谢途径，两个主要作用菌株为Akk菌和沃氏嗜胆菌。结合菌群-宿主共代谢，发现牛磺酸共轭胆汁酸是帕金森患者运动症状的主要生物标志物，硫酸化牛磺石胆酸与普通人群的帕金森症状发生有关。虽然研究未能矫正膳食等其他因素的影响，且相关组学数据也并不全面，但该文章揭示了帕金森患者特定的宿主-菌群硫共代谢相关机制，为其临床治疗提供了新的思路。

帕金森症宿主-菌群互作硫代谢 Parkinson's disease bile acid metabolism

肉芽肿性多血管炎

肉芽肿性多血管炎患者的鼻菌群变化

先前研究发现，肉芽肿性多血管炎患者的鼻菌群中金黄色葡萄球菌增加，且后者的定殖与疾病复发风险增加相关。来自Microbiome上发表的一项横断面研究，分析鉴定出了肉芽肿性多血管炎患者的鼻菌群组成及功能的变化，发现活动性肉芽肿性多血管炎患者的鼻菌群以金黄色葡萄球菌增加及表皮葡萄球菌减少为特征。

肉芽肿性多血管炎 ANCA GPA metagenomics Microbiome

天然产物

Cell子刊：挖掘菌群天然产物的新工具

核糖体合成和翻译后修饰肽（RiPP）是一类天然产物，微生物是其重要来源，在医药和食品工业上有广泛应用前景；但目前对这类物质的发掘存在局限性。Cell Systems报道的一种软件工具——MetaMiner，可通过分析同一微生物群落的宏基因组和质谱数据，来挖掘其中的已知和未知RiPP。

天然产物 ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides computational mass spectrometry metagenomics natural products discovery

人肠道细菌

Cell子刊：揭秘西化人群中缺乏的Prevotella copri

Prevotella copri是常见的人类肠道细菌，尤其存在于非西化人群中，这种菌在健康与疾病中的作用仍有不小的争议。Cell Host and Microbe近期发表的一项研究，分析了超过7000个宏基因组中>1000个P. copri基因组，结合对古人类化石样本的分析，充分揭示了这种菌的种内多样性和在不同人群中（西化vs非西化）的存在情况，及其与人类共生的进化史，表明西化进程（尤其是相关的饮食变化）可能导致了这种菌在人类肠道中不断减少。

人肠道细菌 human microbiome metagenomics Prevotella copri comparative microbial genomics

非酒精性脂肪性肝病

袁静+刘翟+杨瑞馥：高产酒精的肠道菌可引起脂肪肝

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的病因比较多样化，近年研究表明这种疾病与肠道菌群的改变有密切关联。首都儿科研究所袁静、中科院武汉病毒研究所刘翟、北京微生物流行病研究所杨瑞馥与团队在Cell Metabolism发表的最新研究发现，有相当比例的脂肪肝患者肠道中存在能产生大量酒精的肺炎克雷伯菌，这些细菌产生的内源性酒精是非酒精性脂肪肝的一个重要诱因。这些发现不仅解释了为什么NAFLD与酒精性脂肪肝之间存在很多相同的病理特征，还为临床上诊断和治疗由这类细菌引起的脂肪肝提供了可行方法。

非酒精性脂肪性肝病 Fecal microbiota transplantation high-fat diet mice model metagenomics

婴儿肠道菌群

Nature：剖腹产对新生儿肠道菌群的不良影响

婴儿出生后，会迅速定植来自母亲和环境中的微生物。此前对生命早期肠道菌群的研究大多受限于16S分析的分辨率和较小的样本量，且对新生儿期（≤1月龄）的研究不足。Nature上线的最新研究，发表了迄今为止最大规模的新生儿肠道菌群的宏基因组学研究。这项来自英国的研究发现，分娩方式是影响新生儿期肠道菌群组成的最主要因素，剖腹产使新生儿的菌群中富集医院环境相关的机会致病菌，且破坏了母婴间的拟杆菌传递，证实了剖腹产对早期肠道菌群的不良影响，但这些变化是否有长期健康影响还需进一步研究。

婴儿肠道菌群 Clinical microbiology metagenomics Microbiome paediatrics

抗生素

Cell子刊：饮食可调节肠道菌群对抗生素的易感性

抗生素对肠道菌群的扰动程度，在不同个体间存在差异。Cell Metabolism发表的一项最新研究表明，抗生素可改变肠道内的代谢环境和菌群的转录应答，代谢环境的改变反过来又影响细菌对抗生素的易感性，因而通过饮食干预来调控肠道代谢，或能用来减少抗生素治疗造成的肠道菌群紊乱。

抗生素 metatranscriptomics metagenomics antibiotics Microbiome

婴儿肠道菌群

Nature子刊：抗生素和住院治疗对早产儿肠道菌群有长期影响

早产儿易患感染性疾病，因此在出生后的住院期间，通常会接受较多的抗生素治疗。这些因素对早产儿肠道菌群以及菌群的抗生素耐药性有何长期影响？Nature Microbiology近期的一项研究，通过宏基因组学、细菌分离培养和机器学习等分析手段，对这一问题进行了深入研究。

婴儿肠道菌群 Antimicrobial resistance metagenomics Microbiome 早产儿

2型糖尿病

国内团队：前驱糖尿病与未治疗2型糖尿病患者的肠道菌群变化

来自深圳华大基因研究院团队与苏州疾控中心团队合作在EBioMedicine上发表的一项最新研究，通过对未经治疗的2型糖尿病患者、前驱糖尿病患者及血糖正常的健康人的肠道宏基因组及宏蛋白组进行分析对比，鉴定出了2组患者在肠道菌群及功能上的变化。

2型糖尿病 metagenomics Metaproteomics prediabetes Treatment-naïve type 2 diabetes