Microbiome

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

多组学分析

毛细支气管炎分型不同，患哮喘的风险存在差异

患有鼻病毒(RV)感染，特别是毛细支气管炎的儿童是哮喘的高危人群，并且临床证据表明鼻病毒(RV)感染的毛细支气管炎存在临床异质性。然而，对这些生物学上不同的亚群(分型)及其与患哮喘的关系知之甚少。Journal of Allergy and Clinical Immunology发表的文章，通过整合临床、病毒、鼻咽微生物组、细胞因子和代谢组数据，确定了鼻病毒(RV)感染的毛细支气管炎分型，并研究了各分型与哮喘风险的关系。结果表明，鼻病毒(RV)感染的毛细支气管炎可以分为四种类型（A、B、C、D型），这种分型具有生物学意义。对于D型，其特征是先前使用抗生素、嗜酸性粒细胞增多、IgE致敏、鼻病毒C(RV-C)感染、莫拉克斯氏菌属主导的微生物群、高T2细胞因子反应，D型儿童后期患哮喘的风险最高。本研究结果可以为早期识别处于气道发育重要时期的高危儿童提供证据基础，并将有助于进一步制定哮喘预防策略（如改变微生物群和宿主反应）。

多组学分析哮喘 integrated-omics Microbiome metabolome

白血病

肠道菌群失调诱导遗传易感性小鼠的白血病发生

尽管有1-5%的儿童为前体B细胞淋巴细胞白血病（pB-ALL）遗传易感性，但不到1%的风险基因携带者最终发展为pB-ALL。来自Blood上发表的一项最新研究，发现在pB-ALL小鼠模型中，抗生素处理导致的肠道菌群失调可在无感染性刺激源的情况下，诱导白血病的发生。该研究结果提示，共生菌群紊乱（而非特定细菌感染）促进了遗传易感性个体的白血病发生。

白血病 Preleukemic cells infection leukemia prevention acute

氧化三甲胺（TMAO）

嗜胆菌属可降低多吃肉诱发的心血管疾病风险？

动物性饮食是三甲胺（TMA）的主要来源，肠道菌群代谢TMA产生的氧化三甲胺（TMAO）与心血管疾病风险的增加密切相关。来自mSystems上发表的一项最新研究，发现嗜胆菌属的基因组中存在遗传密码扩张现象，使TMA甲基转移酶中的一个终止密码子可编码吡咯赖氨酸，从而导致嗜胆菌属可代谢TMA且不产生TMAO。该研究提示，嗜胆菌属可能通过“绕行”TMAO的生成，以降低动物性饮食诱导的心血管疾病风险。

氧化三甲胺（TMAO） cardiovascular disease Microbiome molecular genetics 研究论文

结直肠癌

肠炎如何引起大肠癌？TLR4、菌群和活性氧参与其中

慢性结肠炎症导致炎症性肠病患者的异型增生和癌症发生。发表在Gastroenterology的研究发现，结肠炎中Toll样受体4（TLR4，能识别菌群LPS信号并引起抗菌和促炎免疫应答）通路的上调会促进DUOX2表达和结肠上皮中过氧化氢的产生，而TLR4依赖性的肿瘤发生与DUOX2和菌群密切相关。降低结肠炎患者异型增生的风险需考虑上皮细胞活性氧和促肿瘤菌群之间的相互关系。

结直肠癌 ULCERATIVE COLITIS NADPH oxidases colitis-associated cancer Microbiome

妇科肿瘤

肠道菌群可预测化疗后体重增加？

辅助化疗导致大约三分之一的女性患者体重增加、葡萄糖不耐受和高血压，而这些事件背后的机制还不清楚。发表在BMC Medicine的研究评估接受辅助化疗的乳腺癌和妇科癌症患者的微生物组和体重增加之间的关系。该研究发现，患者粪便微生物组与辅助化疗后体重增加相关，且影响无菌小鼠代谢，目前仍需大规模队列研究验证该结论。

妇科肿瘤 Microbiome Weight gain Adjuvant chemotherapy Cancer

结肠炎

Cell子刊：TNFR1促进早期免疫，预防结肠炎

中和TNF是一类治疗自身免疫疾病的常用策略，包括炎症性肠病（IBD）的治疗。但是，很多IBD患者对anti-TNF没有响应。Cell Reports近期发表的文章，发现TNF/TNFR1信号通路通过调控小鼠早期的结肠免疫稳态发挥抗炎功能，揭示出TNF信号在IBD疾病中的功能多态性。

结肠炎 IBD Microbiome antibiotics barrier

衰老

衰老小鼠的菌群可诱导肥胖

Genome Medicine上发表的一项最新研究，对比鉴定了衰老小鼠与成年小鼠的粪便菌群及血液代谢指标差异，将衰老小鼠的粪菌移植给成年小鼠，可诱导后者表现出肥胖相关表型，包括更高的脂肪量、胰岛素水平、呼吸商及食物摄入，提示衰老小鼠的肠道菌群具有致肥胖性特征。

衰老 aging Fecal microbiota transplantation Metabolism Microbiome

益生菌

益生菌可改善帕金森病患者的便秘

来自Neurology上发表的一项随机双盲安慰剂对照试验结果，在72名帕金森病患者中，使用多菌株益生菌或安慰剂干预4周，发现益生菌可显著增加患者的自发排便次数，并改善多项便秘相关指标。

益生菌 Parkinson’s disease randomized controlled trial probiotics CONSTIPATION

二甲双胍

仁济医院：二甲双胍抗大肠癌的新机制

二甲双胍可调节肠道菌群。来自上海交通大学医学院附属仁济医院的熊华团队与房静远团队在EBioMedicine上发表的一项最新研究，发现在体外，二甲双胍可抑制具核梭杆菌的生长；而在结直肠癌小鼠模型中，二甲双胍可调控结直肠癌相关菌属的相对丰度，并抑制具核梭杆菌诱导的结直肠肿瘤形成。

二甲双胍 colorectal cancer Metformin Microbiome Fusobacterium nucleatum

结直肠癌

多喝酸奶能否预防缓解大肠癌？

经常喝酸奶或有助于维持良好的肠道微生物群和肠道健康。最新发表在American Journal of Clinical Nutrition的研究探索了酸奶和结直肠癌发病率/死亡率的关系。该研究在1980-2012年间，对3,393,373名参与者进行的每年一次的随访发现，经常喝酸奶可以降低近端结肠癌的风险，且潜伏期长。酸奶消耗与结直肠癌死亡率没有明显的反向趋势。

结直肠癌 yogurt colon cancer Rectal cancer microbiota

肠-脑轴

Cell子刊：肥胖可通过菌群损伤记忆

近期研究表明，学习和记忆与肠道菌群及其代谢物存在关联。Cell Metabolism发表的一项最新研究，探索了肠道菌群与记忆功能的关系，以及肥胖带来的影响，表明肠道菌群对芳香族氨基酸的代谢作用，可能对记忆功能有重要影响。

肠-脑轴记忆 cognition Memory Microbiome

疼痛

菌群干预或能改善肥胖相关神经疼痛

肥胖患者易受慢性疼痛困扰，PNAS近期发表研究表明，肠道菌群产生的丁酸或能通过调节外周神经系统中的基因表达和免疫细胞炎症表型等机制，改善肥胖相关外周神经系统病变和神经疼痛。

疼痛 Obesity Neuropathy Microbiome 肠道菌群

副干酪乳杆菌KBL382

特定副干酪乳杆菌菌株或可用于缓解特应性皮炎症状

特应性皮炎（atopic dermatitis，AD）是一种慢性、复发性、炎症性皮肤病，临床以反复发作的慢性湿疹样皮疹为主要表现，伴有显著的皮肤干燥和瘙痒。特应性皮炎目前还无法治愈，可严重影响生存质量。益生菌的使用与免疫调节和肠道菌群组成的变化有关，可缓解特应性皮炎症状。发表在Gut Microbes上的一项以AD模型小鼠的研究表明，从健康韩国人粪便中分离的副干酪乳杆菌KBL382菌株通过调节免疫反应和改变肠道菌群组成，显著改善AD小鼠的AD症状，表明KBL382在减轻AD症状方面的潜在应用。

副干酪乳杆菌KBL382 特应性皮炎 Lactobacillus paracasei atopic dermatitis Immunomodulation

粪菌移植

在临床实践中，粪菌移植治疗艰难梭菌感染有效且安全

在临床试验和研究中，粪菌移植（FMT）M用于治疗艰难梭菌感染（CDI）非常有效，但是在现实的临床实践中其效果和安全性如何？Gastroenterology最新发表的一项研究对这一问题进行了回答。这项前瞻性多中心研究来自由美国胃肠病协会等发起的FMT国家登记项目，对首批登记的259例患者的治疗情况进行了分析，表明在真实世界中，FMT治疗的有效性和安全性与此前临床试验的报道非常一致。

粪菌移植 risk Microbiome bacteriotherapy 艰难梭菌感染

根际

Nature：Jeff Dangl团队揭示微生物组中的单一细菌属维持根的正常生长的机制

复杂的土壤环境中主要包括植物根系组织、非生物环境因素和丰富的微生物群落三方，其中微生物群落根据与植物的关系又分为有益菌和有害菌，这些菌落会随着根际环境的变化调整与宿主的关系，甚至与其它菌落的相互作用，进而影响植物的健康。微生物群落发挥作用可以是直接的分子互作，也可以通过次级代谢产物或信号分子进行调控，例如生长素。由于复杂的土壤环境，多数微生物种群的功能研究起来比较困难，很多隐藏的分子机制也未可知。2020年9月30日，美国北卡罗来纳大学教堂山分校植物免疫学专家Jeffery L. Dangl教授团队在Nature上发表了题为A single bacterial genus maintains root growth in a complex microbiome的研究论文。该研究经过大规模筛选和功能验证，确定了根际环境贪噬菌属（Variovorax）在植物-微生物-微生物互作网络中的核心地位，并且发现了其调控生长素浓度维持植物根系健康的分子机制，鉴定到广泛分布于其基因组的关键功能位点，加深了我们对根际复杂互作网络的认识，研究结果为开发抗逆、高产作物提供了一种潜在的新策略。

根际贪噬菌属（Variovorax）生长素浓度植物根系健康关键功能位点

吲哚丙酸（IPA）

具有抑癌作用的肠道菌群代谢产物——吲哚丙酸

肠道微生物群的致癌转化可能会增加患乳腺癌的风险。微生物组分泌的细胞生长抑制代谢物可抑制癌细胞增殖、移动和转移。最新发表在Cancers的研究证明，细菌色氨酸代谢物吲哚丙酸（IPA）具有抑制细胞生长的特性，可在体内外抑制乳腺癌发展。

吲哚丙酸（IPA） breast cancer Microbiome oncobiome indolepropionic acid

母体菌群

Nature：胎儿脑神经的正常发育，离不开母体菌群代谢物

此前研究表明（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1071164332），孕期感染和炎症诱导的母体免疫激活，在能诱导Th17细胞的肠道细菌的存在下，能增加后代的神经发育异常的风险。然而，在没有这些应激源的情况下，母体菌群对后代神经发育的影响尚不清晰。Nature最新发表了来自UCLA的研究，发现在怀孕早-中期，母体肠道菌群能通过特定的代谢产物，对胚胎大脑发育起调控作用，能影响胚胎丘脑皮层的轴突生长和后代的某些触觉感官灵敏度。这些发现为孕期的母体肠道菌群如何影响后代神经发育，提供了新见解。

母体菌群神经发育 Development of the nervous system Microbiome 肠道菌群代谢产物

性别差异

肠道菌群的性别差异，受肥胖和更年期的影响

肠道菌群存在性别差异，可能受性腺类固醇的影响。Microbiome发表的一项研究表明，女性和男性的肠道菌群在组成和功能方面都存在显著差异，但这种性别差异受绝经状态和肥胖的影响。该研究还鉴定出可预测血液性腺类固醇（特别是睾酮）水平的菌群组成特征。

性别差异 sex gender Gonadal steroids testosterone

COVID-19

通过保持社交距离来控制新冠可能是一把双刃剑？

全球各国均采取了许多卫生措施来控制新冠肺炎流行。来自mSphere上发表的一篇Perspective提出了一种新的观点，认为保持社交距离等卫生措施虽然能够有效地控制新冠病毒的传播，并减少抗生素耐药细菌的传播，但可能破坏人与人之间的菌群共享，而与之相关的菌群失调可能影响各类疾病的易感性及新冠肺炎患者的预后。未来的研究中，需要同时考虑对新冠肺炎流行的控制以及人体菌群的多样性。

COVID-19 Microbiome social distancing person-to-person transmission Dysbiosis

饮食-菌群互作

不同类型的膳食碳水化合物如何影响人肠道菌群？

饮食中的碳水化合物类型，可能通过改变肠道菌群及其衍生代谢物，来影响心脏代谢风险。American Journal of Clinical Nutrition近期发表的一项临床研究，探索了富含简单、精制或未精制的膳食碳水化合物的饮食，对人肠道菌群组成/功能及特定代谢物的影响。研究表明，吃未精制碳水化合物饮食对肠道菌群和次级胆汁酸有少量影响，可能有助于改善心血管代谢风险因素；简单和精制碳水化合物对肠道菌群的组成和功能也有不同影响。

饮食-菌群互作膳食碳水化合物 carbohydrate quality Microbiome metatranscriptomics

生物标志物

Nature子刊：或可预测健康状态的肠道菌群健康指数

用肠道菌群作为标志物进行疾病检测，是菌群转化研究的热点之一。Nature Communications发表一项来自美国梅奥诊所的新研究，基于对4000多个人粪便宏基因组的整合分析和数学建模，构建了一个可用于独立预测健康状态的肠道菌群健康指数。这项研究进一步拓展了人们对于“健康的肠道菌群”的认知，或有转化应用潜力。

生物标志物 Biomarkers Genome informatics Microbiome 粪便宏基因组

哮喘

室内菌群与哮喘患者的临床表现相关

Journal of Allergy and Clinical Immunology上发表的一项队列研究结果，对55名哮喘患者（可分为高2型免疫反应性（T2高）哮喘与低2型免疫反应性（T2低）哮喘）的住所的室内菌群进行分析，发现患者的临床表现与室内细菌及真菌的多样性及组成相关。

哮喘 Indoor environment Mycobiome Microbiome Severe Asthma

微生物组

微生物群落中高维模式识别的新方法

微生物群落内部复杂的多维相互作用模式的识别是理解、调节和设计有益微生物组的关键。由于微生物群落成员常常同时参与多种关系，因此并不是所有这些微生物的交互模式都有望呈现出视觉上不间断的模式。因而，传统的相关性、交互信息、主坐标分析或基于协变的网络推理方法都无法检测到这种关系。本文提出了一种新的特定模式的方法来量化强度并估计两种生物丰度分布之间的二维共存、互斥和单向关系模式的统计显著性，并扩展此方法以允许搜索和可视化三维、四维和更高维的模式。使用人类微生物组计划中的2380个微生物组样本对提出的方法进行了测试，结果产生了具有统计学意义的二维模式的特定于身体部位的网络，并揭示了人类微生物组计划数据中存在三维模式。

微生物组多维布尔模式微生物群落共排斥共存

代谢组

菌群-宿主共代谢产生的硫酸化代谢物

Free Radical Biology and Medicine发表的一项人体研究，分析了饮食干预前后受试者的硫酸化代谢物的变化。硫酸化代谢物是一类由菌群-宿主共代谢产生的代谢物。该研究发现不同个体产生这类代谢物的能力有很大差异，研究中所用的分析方法和新发现的硫酸化代谢物，可为未来的相关研究提供参考。

代谢组 Microbiome metabolomics sulfatase Mass spectrometry

鸡肠道菌群

养殖条件如何影响鸡的肠道菌群？

Microbiome发表的一项研究，分析了不同养殖条件和参数对鸡的肠道菌群、生长性能和致病菌（弯曲杆菌）的影响，对于研究家禽养殖有参考意义。

鸡肠道菌群 chicken Microbiome Campylobacter Production systems

鸡胸肉

微生物组分析检测零售鸡胸肉质量

鸡胸肉微生物组学 chicken Microbiome Shotgun metagenomics

脂肪肝

早期营养不良或导致脂肪肝和异常肠道菌群

非酒精性脂肪肝（NAFLD）常发生在营养过剩的人群，但在营养不良人群也有发生。营养不良会破坏全身代谢，并与肠道微生物失调有关。事实上，在卫生条件差的地区，长期接触粪便微生物会导致营养不良。mSystems近期发表的文章，发现营养缺乏可导致早期生命发育的一个重要窗口中断，会显著影响肝功能，饮食干预可减轻营养不良小鼠的异常代谢和菌群特征。

脂肪肝 gut-liver axis metabolomics Microbiome NAFLD