metagenomics

肠-骨轴骨质疏松 Osteoporosis microbiota bone

研究用不同的甜味剂干预大鼠饮水4个月。结果发现，不同的甜味剂对大鼠的影响不同。但总体看来，甜味剂与高脂膳食共同作用，可以特定性的影响大鼠肠道菌群，通过LPS和SCFA相关代谢途径影响代谢内毒症的发生。

甜味剂代谢性内毒素血症 metabolic endotoxemia natural and artificial sweeteners high-fat diet

传统上，微生物学研究依赖于分离的可培养微生物，相应的通用型实验技术和分析方法可确保微生物学研究的质量和可重复性。而随着微生物组研究领域迅速发展，微生物学科面临着科学方法的范式转变，即从保存单种培养物转向保存复杂的微生物群落，这就需要发展相应的基础设施。但目前所需的生物库（“Biobanks”）基础设施不够完善，没有为微生物组的研究做好充分准备。发表在Trends in Microbiology上的一项综述文章，讨论了微生物组样本的保藏目的、保藏对象和保藏方法，以及它们应该如何支持微生物组学研究，并指出现有保藏方法的局限性。因此，迫切需要优化及开发菌种保藏和评估方法，以保证复杂微生物样本的功能和组成的完整性。

菌种保藏 Microbiome Biobanks metagenomics cryopreservation

16s

哈佛Huttenhower组综述菌群的株水平研究

本文是宏基因组菌株研究系列软件开发团队、iHMP项目数据整合分析负责人Huttenhower课题组撰写的综述，回顾了菌株的操作定义（例如遗传和结构变异），使用不同的高通量技术（通常为不依赖于培养的技术）从微生物群落中鉴定出菌株。作者总结了菌株在人体的分布和多样性，以及它们与健康维护、疾病风险和进展的新联系，以及对饮食或药物等扰动的生化反应。文中列出了利用高通量测序以及其他分子和“培养组学”技术鉴定，定量和追踪菌株的方法，最后作者讨论了人口群体水平中实验研究缺乏的现状，以及更好地了解菌株对人类微生物组健康影响方面的意义。

16s 微生物菌株微生物群落微生物组宏基因组学

Microbiome

Cell子刊：肠道菌群与脂肪肝的研究现状和未来方向（综述）

Microbiome metagenomics non-alcoholic fatty liver disease NAFLD Non-alcoholic steatohepatitis

肠道菌群

桂林医学院：肥胖者的肠道菌群和代谢物的变化

桂林医学院陈健和Keng Po Lai与团队的研究成果。研究通过对肥胖和正常成年人的粪便进行组学整合分析和对比，发现肠道菌群及其代谢物在肥胖的发生和发展中起着重要作用，尤其是肠道菌群代谢物与宿主体内代谢物呈现共变化趋势。同时，显著差异代谢物或可作为肥胖诊断和治疗的靶点。

肠道菌群肥胖 Obesity Metabolite Gut microbiota

酒精性肝炎

酒精性肝炎患者的粪便菌群可反映疾病严重程度

Gut Microbes发表的一项研究，对欧洲和美洲的酒精性肝炎患者的粪便菌群进行分析，揭示了与疾病严重程度等因素相关的菌群变化特征。

酒精性肝炎 16S sequencing Microbiome alcohol-related liver disease metagenomics

节律性

Cell子刊：肠道菌群的节律性紊乱特征，或可预测糖尿病风险

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

微生物组

宏基因组学能回答什么问题？什么不能？（综述）

本文介绍了使用宏基因组学的优势，以及当前可用的分析工具得出的结论的范围，例如跨门和功能组成在物种和菌株水平的高分辨率，同时强调了宏基因组学数据分析的挑战，且表明将来技术和方法的改进和创新将导致成本降低，并预期我们将不仅能够表征复杂的微生物群，而且能够操纵群落以实现人类健康、农业和环境可持续性发展的结果。

微生物组宏基因组学 DNA测序微生物学计算生物学

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

生牛乳

生牛乳耐药基因 Antimicrobial resistance metagenomics Public health

微生物组

微生物组样本比较的方法与计算挑战（综述）

微生物群落的研究在很大程度上依赖于宏基因组学下一代测序数据集的比较，近年来已针对该数据集设计了多种方法。本文回顾了比较此类数据集的三个主要挑战：物种识别和定量，宏基因组样本之间距离的有效计算以及与表型（如疾病状态）相关的宏基因组特征的识别，考虑到依赖于参考基因组数据库的基于有参的方法和直接基于样品中所有测序读长的无参方法，作者提出了应对此类挑战的当前解决方案。

微生物组宏基因组 Microbiome metagenomics next-generation sequencing

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

表皮葡萄球菌

Cell：什么塑造了人表皮葡萄球菌的功能多样性？

表皮葡萄球菌存在于几乎所有健康人的体表，是一种关键的皮肤微生物以及条件致病菌。Cell发表的一项研究对表皮葡萄球菌在个体内的演化轨迹和功能分布，进行了系统性研究，揭示了这种细菌在个体内的演化是如何塑造其功能多样化的。

表皮葡萄球菌 Staphylococcus epidermidis metagenomics strain diversity microevolution

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