第2408期：肠道古菌病毒组+改造噬菌体，马迎飞团队连发重要成果
本期话题：病毒组，噬菌体，心血管，动脉僵硬度，先心病，慢性脑缺血，肠肺轴，寄生虫
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01月04日

马迎飞团队Nature子刊：揭示人肠道古菌病毒多样性

Nature Communications [IF:17.694]
① 对先前发表研究的2971个宏基因组的古菌基因组重叠群进行了大规模鉴定；② 从已鉴定的古菌基因组重叠群和UHGG（统一人类胃肠道基因组）的1162个古菌基因组中获得了间隔物；③ 基于古菌间隔物收集和古菌病毒中存在的蛋白质同源特征，该文建立了古菌病毒检测管道；④ 并在人类肠道中获得了1279种古菌病毒；⑤ 该工作有助于更好地表征人类肠道中的古菌病毒及其古菌宿主，并提供人类肠道菌群的补充视图。
【主编推荐语】中国科学院深圳先进技术研究院马迎飞团队近期在Nature Communications发表研究，对人类肠道中的古菌和古菌病毒进行了全面的宏基因组数据挖掘。研究结果表明，人肠道古菌和古菌病毒存在很高的多样性，本研究鉴定的新的人肠道古菌病毒填补了相关的知识空白，并可作为人肠道古菌病毒组的扩充，本研究将为深入了解人体肠道内古菌病毒的多样性和蛋白功能提供前所未有的见解，以供人们更好地了解人类肠道生态系统，该文为人类肠道菌群的研究提供了新视角。（@刘永鑫-农科院-宏基因组）
Metagenomic analysis reveals unexplored diversity of archaeal virome in the human gut
2022-12-29, doi:10.1038/s41467-022-35735-y
延伸阅读： 【iMedicines】 【宏基因组】
宏基因组 肠道古菌病毒组 噬菌体 蛋白功能 病毒簇 病毒序列 metagenomics Ran Li Yongming Wang Yingfei Ma
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马迎飞团队：底盘噬菌体的高通量制备方法

Nucleic Acids Research [IF:19.16]
① 开发了一种自上而下的全基因组简化方法，称为基于CRISPR-Cas9的迭代噬菌体基因组简化方法；② 使用CiPGr成功简化了四种不同的有尾噬菌体基因组，得到了它们的底盘噬菌体、非必需基因集以及比野生型侵染能力更强的基因组简化噬菌体；③ 通过基因组简化可以获得比野生型噬菌体裂解能力更强突变株的可行性；④ 在CiPGr的操作过程中，研究团队只需要获得噬菌体基因组序列，就能够将该方法轻松推广至其他野生型噬菌体而不需要其他先验的知识。
【主编推荐语】中国科学院深圳先进技术研究院马迎飞团队报道了一种高通量制备底盘噬菌体的方法，在鉴定噬菌体非必需基因的同时，获得底盘噬菌体，并得到比野生型噬菌体侵染能力更强的基因组简化噬菌体，在噬菌体治疗和噬菌体合成生物学中具有巨大的潜在价值。（@刘永鑫-农科院-宏基因组）
Genome-scale top-down strategy to generate viable genome-reduced phages
2022-12-13, doi:10.1093/nar/gkac1168
延伸阅读： 【宏基因组】
底盘噬菌体 非必需基因 基因组简化 CiPGr CRISPR-Cas9 Yingfei Ma Shengjian Yuan
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中山大学：一种肠菌或可改善动脉僵硬度

Circulation Research [IF:23.213]
① 与动脉僵硬度升高的人群相比，对照人群具有显著较高的Flavonifractor plautii（Fp）丰度；② 并且，血压只是部分介导了该菌对降低动脉僵硬度的作用；③ 对照组菌群表现出更强的糖酵解和多糖降解的能力，而动脉僵硬度升高的人群表现出脂肪酸和芳香族氨基酸合成的增加；④ 与代谢组整合分析，增加的顺乌头酸是Fp防护动脉硬化的主要效应因子；⑤ 补充Fp和顺乌头酸可通过抑制MMP-2、MCP-1和NF-κB，增加弹性纤维网络并逆转脉搏波传导速度增高。
【主编推荐语】中山大学夏敏团队研究成果。肠道菌群紊乱影响血管功能，且其多样性与动脉僵硬度呈负相关。本文基于宏基因组学发现，肠道细菌Flavonifractor plautii在防御动脉硬化方面发挥作用；结合代谢组分析，顺乌头酸是主要发挥作用的代谢因子。文章表明，靶向肠道菌群或许是保护血管健康的途径之一。（@Bingbing）
Flavonifractor plautii Protects Against Elevated Arterial Stiffness
2022-12-28, doi:10.1161/CIRCRESAHA.122.321975
延伸阅读： 【论道心血管】
心血管 肠道菌群 Flavonifractor plautii 动脉僵硬度 动脉硬化 代谢物 Shiyun Luo Yawen Zhao Min Xia
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国内团队：重症先心病新生儿的肠道菌群失调特征，及其对健康的潜在影响

Microbiome [IF:16.837]
① 对45名患有重症先天性心脏病（CCHD）新生儿、50名健康对照的粪便样本进行深度宏基因组测序和代谢组学分析；② CCHD新生儿肠道菌群失调，表现为双歧杆菌耗竭、肠球菌过度生长，并与代谢紊乱高度相关；③ 双歧杆菌和肠球菌的遗传变异导致CCHD代谢紊乱；④ 以长尾噬菌体为代表的温和噬菌体病毒组通过改变菌群的适应性，塑造肠道细菌组成；⑤ 肠球菌的过度生长通过代谢物介导CCHD的肠道屏障损伤和炎症反应，并与全身炎症和手术预后不良相关。
【主编推荐语】生命早期的肠道菌群对于维持宿主代谢和免疫稳态至关重要，患有重症先天性心脏病（CCHD）的新生儿存在营养不良和免疫失衡的重大风险，但其肠道菌群与CCHD病理生理学的联系尚不清楚。近日，上海儿童医学中心张浩和中国医学科学院阜外医院李守军作为共同通讯作者，中国医学科学院阜外医院黄源、陆文龙和曾敏作为共同第一作者，与团队在Microbiome上发表文章，发现与代谢组学紊乱相关的肠道菌群失调与CCHD新生儿的免疫失衡和不良临床结果有关，表明重建最佳的肠道菌群对维持CCHD患儿的代谢和免疫平衡或有重要意义。（@圆圈儿）
Mapping the early life gut microbiome in neonates with critical congenital heart disease: multiomics insights and implications for host metabolic and immunological health
2022-12-30, doi:10.1186/s40168-022-01437-2
心血管 肠道菌群 先天性心脏病 新生儿 生命早期 预后 代谢 免疫稳态 Yuan Huang Wenlong Lu Shoujun Li Hao Zhang
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戴海龙+张志刚+于雪：肠道菌群或可辅助诊断心血管疾病

Microbiology spectrum [IF:9.043]
① 收集心血管病病人与无病对照组粪便样本，发现吸血弧菌属、瘤胃球菌属和艾森伯格菌与轻度冠状动脉狭窄(MCS)、稳定型心绞痛(SA)和急性心肌梗死(AMI)相关；② 在MCS与SA诊断上，基于纯菌群指标的模型比临床指标更准确；③ 菌群指标可提高临床指标对AMI诊断的准确性；④ AMI的菌群指标Sporobacter和艾森伯格菌分别与临床指标肌酸激酶（CK）和血红蛋白（Hb）负相关；⑤ 作为AMI组的对照指标，多尔氏菌属与CK呈负相关，但与Hb呈正相关。
【主编推荐语】肠道菌群受到多种因素的影响，包括年龄、体重指数（BMI）和高血压，而这些因素与冠状动脉疾病（CAD）高风险具有相关性。那么，肠道菌群是否与CAD的发展或其他CAD的风险因素相关？昆明医科大学延安附属医院的戴海龙、云南大学的张志刚和中国医学科学院的于雪及团队在Microbiology spectrum发表文章，纳入36例轻度冠状动脉狭窄（MCS）、91例稳定性心绞痛（SA）、48例不稳定性心绞痛（UA）、66例急性心肌梗死（AMI）和65例非冠心病对照，分析其粪便菌群。结果显示，虽然多种因素（包括年龄、性别、BMI和高血压）对肠道菌群都有干扰作用，但对干扰因素进行矫正后，研究鉴定出与CAD发展相关的肠道菌群指示物，这些肠道指示菌或可用于心血管疾病的诊断或治疗。（@章台柳）
Diversified Shifts in the Cross Talk between Members of the Gut Microbiota and Development of Coronary Artery Diseases
2022-10-27, doi:10.1128/spectrum.02804-22
心血管疾病 肠道菌群 人群样本 Tao Zhang Haiqing Ren Zhihui Du Tong Zou Xue Yu Zhigang Zhang Hailong Dai
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同济大学：粪菌移植和补充短链脂肪酸或可改善慢性脑缺血诱导的结肠功能紊乱

Journal of Neuroinflammation [IF:9.587]
① 粪菌移植（FMT）和短链脂肪酸（SCFA）补充改善慢性脑缺血（CCH）导致的肠道菌群丰富度、多样性降低的菌群失调；② FMT和SCFA补充通过增加瘤胃球菌属N15_MGS_57的丰度，增加肠内乙酸含量；③ FMT和SCFA补充通过改善Tregs和Th17细胞之间的平衡、抑制炎症性IL-17信号传导，阻止IRF4/STAT3复合物互作，促进线粒体ETC活性和氧化磷酸化，防止结肠炎症和线粒体能量代谢失调；④ FMT和SCFA补充是慢性脑灌注不足诱发结肠功能障碍的有效候选治疗手段。
【主编推荐语】这是发表在Journal of Neuroinflammation上的一份工作，由同济大学海舰、苏少华及其团队完成。作者通过双侧颈总动脉闭塞对大鼠进行慢性脑缺血（CCH）造模，进行了宏基因组和代谢组的测定。其中，粪菌移植正常大鼠菌群（FMT）和补充短链脂肪酸（SCFA）两组可显著改善CCH导致的菌群丰富度和多样性降低，同时可改善菌群的SCFA代谢功能。FMT和SCFA通过富集瘤胃球菌属N15_MGS_57，来增加乙酸盐的含量，通过增加与改善Tregs和Th17细胞之间的平衡，线粒体ETC活性相关的乙酸盐含量来进一步调节SCFAs的微生物代谢，以防止结肠炎症和线粒体能量代谢失调。（@Johnson）
Fecal microbiota transplantation and replenishment of short-chain fatty acids protect against chronic cerebral hypoperfusion-induced colonic dysfunction by regulating gut microbiota, differentiation of Th17 cells, and mitochondrial energy metabolism
2022-12-26, doi:10.1186/s12974-022-02675-9
脑缺血 肠道菌群 短链脂肪酸 粪菌移植 结肠功能障碍 Shao-Hua Su Yi-Fang Wu Jian Hai
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肠道菌群是慢性肺部疾病的重要危险因素

Journal of Allergy and Clinical Immunology [IF:14.29]
① 纳入前瞻性队列FINRISK02的7115名成年人，收集参与者15年中哮喘和慢性阻塞性肺病（COPD）事件报告，并对粪便样本并进行分析，评估菌群与慢性肺部疾病的关系；② 相关性分析发现，基线的菌群丰度与哮喘、COPD病程具有显著相关性的分别有695和392个；③ 基于菌群丰度的模型能够在验证数据集中预测哮喘和COPD，比单个常规危险因素具有更高的预测性能；④ 菌群丰度与年龄、性别、BMI及吸烟情况等常规危险因素的整合可进一步提高预测能力。
【主编推荐语】Journal of Allergy and Clinical Immunology近期发表的文章，通过分析大规模前瞻性人群队列的肠道菌群与慢性肺部疾病的关系，发现肠道菌群是哮喘和慢性阻塞性肺病发病的重要危险因素，且独立于常规危险因素。（@章台柳）
The gut microbiome is a significant risk factor for future chronic lung disease
2022-12-29, doi:10.1016/j.jaci.2022.12.810
慢性肺部疾病 肠道菌群 哮喘 慢性阻塞性肺病（COPD） Yang Liu Michael Inouye
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饮食和肠-肺轴影响囊性纤维化

Gut Microbes [IF:9.434]
① 招募41名囊性纤维化（CF）患儿与41名同龄健康对照（HC），收集粪便、气道拭子样本与膳食、临床问卷，以评估两组饮食、肠道/呼吸道菌群、胃肠道炎症及临床结局差异；② 与HC相比，CF患儿能量摄入量显著增加，多种宏量、微量营养素摄入量有显著差异；③ 与HC相比，CF患儿的肠道与呼吸道菌群丰富度显著降低，菌群结构发生显著变化；④ CF患儿的膳食与胃肠道炎症间、膳食与肠道/呼吸道菌群间、肠道/呼吸道菌群与临床结局间存在一系列相关关系。
【主编推荐语】囊性纤维化（CF）是一种多器官常染色体隐形疾病，可影响肺、胰腺、胃肠道和肝脏等。肠肺轴的存在启示肠道菌群可能在CF中发挥作用。本文就此探究了膳食、肠道菌群、呼吸道菌群在CF儿童中的相互作用。研究结果显示，CF儿童肠道和呼吸道菌群发生显著变化，且饮食也发生显著变化。膳食与肠道菌群的互作为CF的干预提供可能靶点。（@Bingbing）
Diet and the gut-lung axis in cystic fibrosis – direct & indirect links
2022-12-27, doi:10.1080/19490976.2022.2156254
囊性纤维化 Chee Y Ooi Isabelle McKay Josie van Dorst
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Cell 子刊：微生物组可以用来预测生态系统特征（观点）

Trends in Microbiology [IF:18.23]
① 微生物群落可以有效的整合过去和现在生态系统中的生物和非生物特征，是生态系统过程中的主要参与者；② 将微生物群落作为未来生态系统过程的指标，可形成预测作物质量、土壤健康和易感染性等的高精确度预测模型；③ 在建立预测模型时，需要考虑准确性与可解释性，权衡偏差与变异性，并兼顾微生物组数据特有的方法学特征；④ 微生物组数据中存在尚未开发的预测潜力，可以通过应用统计/机器学习工具加以利用。
【主编推荐语】微生物组可以反应生态系统的特征，同时也直接参与生态系统的过程。因此，可以利用微生物组来预测生态系统的过程和状态。Trends in Microbiology发表的综述文章，讨论了利用微生物组来预测生态系统的方法，以(1)帮助农民、林务人员、医生和兽医决定最佳的管理方法来优化生态系统服务，以及(2)指导微生物组的操作工作，从而帮助解决人类最紧迫的问题，如环境退化、抗生素抗性或食物短缺等。（@NL）
The forecasting power of the microbiome
2022-12-20, doi:10.1016/j.tim.2022.11.013
微生物组 预测模型 Sara Correa-Garcia Etienne Yergeau
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猪蛔虫肠道菌群与宿主微生物组有何关联及特征？

Microbiome [IF:16.837]
① 使用猪蛔虫卵感染猪，收集感染和未感染猪及蛔虫的肠内容物，发现感染猪空肠的菌群丰富度显著降低，其丰富度降低与蠕虫负荷无关；② 蛔虫菌群丰富度明显低于未感染和感染的宿主肠道，蛔虫微生物群落与感染部位的宿主微生物群落更相似；③ 感染宿主的来源和优势类群是造成蛔虫微生物组成差异的主要驱动因素，蠕虫菌群组成与其性别和宿主体内寄生虫负荷无关；④ 鉴定出可区分宿主和寄生虫菌群的细菌（如来自狭义梭菌属1和乳杆菌属的ASVs）。
【主编推荐语】猪蛔虫病是由猪蛔虫寄生于猪小肠引起的一种线虫病，呈世界性流行，集约化养猪场和散养猪均广泛发生。这些病原体与宿主肠道菌群密切接触，并在自己的肠道内藏匿细菌。目前，关于感染部位的细菌宿主微生物组的知识有限，而关于寄生虫微生物组的数据更稀缺。近日，来自柏林的研究人员在Microbiome上发表最新研究，发现蛔虫会选择性地从猪的肠道环境中可用的微生物池中获得自己的微生物组，蠕虫菌群组成与其性别和宿主体内寄生虫负荷无关，与感染宿主的来源和优势类群有关。总之，该研究初步探明了寄生虫微生物组及其与宿主微生物组之间的相互依赖关系，为未来制定合理的干预措施提供了指导，值得关注。（@九卿臣）
Guts within guts: the microbiome of the intestinal helminth parasite Ascaris suum is derived but distinct from its host
2022-12-16, doi:10.1186/s40168-022-01399-5
猪蛔虫 微生物群 研究论文 基础研究 寄生虫 菌群多样性 猪 肠道感染 Ankur Midha Víctor Hugo Jarquín-Díaz Emanuel Heitlinger Sofia Kirke Forslund Susanne Hartmann
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