2019年度巨獻(xiàn)：腸道微生物組研究領(lǐng)域重要成果解讀！
小楊 / 2019-12-13 08:45:11
中國(guó)微生物菌種查詢網(wǎng)：時(shí)光總是匆匆易逝，轉(zhuǎn)眼間，2019年就要結(jié)束了，在即將過去的一年里，科學(xué)家們?cè)谀c道微生物組研究領(lǐng)域取得了哪些重要的研究成果呢？本文中，小編對(duì)相關(guān)重要的研究成果進(jìn)行整理，分享給大家！
圖片來源：6xc.com.au
【1】Nat Biotechnol：突破！科學(xué)家在人類腸道微生物組中鑒別出100多種新型腸道菌群！
doi：10.1038/s41587-018-0009-7
近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature Biotechnology上的研究報(bào)告中，來自英國(guó)桑格研究院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過對(duì)腸道微生物組研究，從健康人群的腸道中分離出了100多個(gè)全新的細(xì)菌類型，這是迄今為止研究人員對(duì)人類腸道菌群進(jìn)行的最全面的收集研究，相關(guān)研究結(jié)果獲獎(jiǎng)幫助研究人員調(diào)查腸道微生物組在人類機(jī)體健康及疾病發(fā)生過程中所扮演的關(guān)鍵角色。
本文研究結(jié)果能幫助研究人員快速準(zhǔn)確地檢測(cè)人類腸道中存在的細(xì)菌類型，同時(shí)還能幫助開發(fā)出治療多種人類疾病的新型療法，比如胃腸道疾病、感染和免疫疾病等。人類機(jī)體中細(xì)菌大約占到了2%的體重，腸道微生物組就是一個(gè)主要的細(xì)菌聚集位點(diǎn)，同時(shí)其對(duì)人類健康非常重要。腸道微生物組的失衡會(huì)誘發(fā)諸如炎性腸病等多種疾病的發(fā)生，然而由于很多腸道菌群難以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下生存，因此研究人員就無法對(duì)其進(jìn)行更加直觀地研究。
【2】Science：腸道微生物組可能是藥物出現(xiàn)毒副作用的罪魁禍?zhǔn)?br />
doi：10.1126/science.aat9931
藥物本是用于治療很多患者，但是一些患者遭受這些藥物的毒副作用。在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)耶魯大學(xué)的研究人員給出了一種令人吃驚的解釋---腸道微生物組（gut microbiome）。他們描述了腸道中的細(xì)菌如何能夠?qū)⑷N藥物轉(zhuǎn)化為有害的化合物，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Science期刊上。
研究者表示，如果我們能夠了解腸道微生物組對(duì)藥物代謝的貢獻(xiàn)，那么我們能夠決定給患者提供哪些藥物，或者甚至改變腸道微生物組，這樣患者具有更好的反應(yīng)。在這項(xiàng)新的研究中，研究人員研究了一種抗病毒藥物，它的分解產(chǎn)物可引起嚴(yán)重的毒副反應(yīng)，并確定了腸道細(xì)菌如何將這種藥物轉(zhuǎn)化為有害的化合物。他們隨后將這種藥物給予攜帶著經(jīng)基因改造后缺乏這種藥物轉(zhuǎn)化能力的細(xì)菌的小鼠，并測(cè)量了這種毒性化合物的水平。利用這些數(shù)據(jù)，他們開發(fā)出一種數(shù)學(xué)模型，并成功地預(yù)測(cè)了腸道細(xì)菌在對(duì)第二種抗病毒藥物和氯哌嗪（一種抵抗癲癇和焦慮的藥物）進(jìn)行代謝中的作用。
【3】Nat Med：腸道微生物組的改變或與結(jié)直腸癌發(fā)生密切相關(guān)
doi：10.1038/s41591-019-0458-7
腸道中“居住”著很多不同的微生物群落，即腸道微生物組，其與人類健康和疾病息息相關(guān)，近來有研究表明，評(píng)估糞便樣本中的遺傳改變或能準(zhǔn)確反映腸道微生物組的狀況，或有望幫助診斷人類多種疾病。近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature Medicine上的研究報(bào)告中，來自大阪大學(xué)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，腸道中特殊微生物組有機(jī)體水平的增加或與結(jié)直腸癌相關(guān)的惡性腫瘤發(fā)生相關(guān)，比如粘膜內(nèi)癌和息肉樣腺瘤，研究結(jié)果表明，這些特殊的標(biāo)志物或能幫助研究者從健康樣本中有效區(qū)分出結(jié)直腸癌患者的樣本。
研究者Shinichi Yachida說道，從根本上來講，結(jié)直腸癌并不僅僅是一種遺傳性疾病，而是一種微生物性疾病，在結(jié)直腸癌發(fā)生早期戒斷或會(huì)出現(xiàn)腸道微生物組的改變，這或許就能提供關(guān)鍵的疾病診斷和成因線索。結(jié)直腸癌是全球第三大流行的癌癥，也是一種相對(duì)進(jìn)展較慢的癌癥類型，這也就意味著，患者往往需要很長(zhǎng)時(shí)間才能夠進(jìn)展到晚期致死性的狀態(tài)；因此及早診斷對(duì)于確?；颊吣軌蚪邮苡行У闹委煼浅Ｖ匾?。
【4】首次！科學(xué)家們開發(fā)出能重塑不健康腸道微生物組抵御多種疾病的特殊分子！
新聞閱讀：Remodeling unhealthful gut microbiomes to fight disease
人如其食，你腸道中的微生物組或許也是如此，飲食會(huì)影響腸道中的微生物，而且有研究表明，有害腸道微生物組的改變會(huì)引發(fā)多種疾病，比如心臟病、肥胖和癌癥等；近日在舉辦的2019年美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)全國(guó)會(huì)議上，來自斯克里普斯研究所的科學(xué)家們將會(huì)公布其最新研究成果，研究人員表示，他們開發(fā)出了一種特殊分子，其能夠?qū)⒉唤】档哪c道微生物組改變或重塑成為健康的腸道微生物組，相關(guān)研究有望應(yīng)用于與飲食相關(guān)的其它情況。
研究者M(jìn). Reza Ghadiri博士指出，腸道微生物組包含成百上千種不同的細(xì)菌，如果我們攝入了健康的飲食，并且進(jìn)行鍛煉的話，我們機(jī)體的腸道微生物組并不會(huì)出現(xiàn)功能異常；但這并不是所有人的生活方式，目前能夠改善腸道微生物組的方法包括益生菌、益生元或藥物療法等，而研究者的目的則是采用一種全新的方法來重塑微生物組。
圖片來源：The Conversation
【5】JCI insight：胎兒中竟然存在腸道微生物？
doi：10.1172/jci.insight.127806
近日，在人類和小鼠上進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，早在胚胎時(shí)期，胎兒體內(nèi)已經(jīng)具有自己的腸道微生物群落，并且對(duì)免疫系統(tǒng)和新陳代謝起著重要作用。研究人員還證實(shí)，胎兒體內(nèi)的微生物組來自于母體。這些發(fā)現(xiàn)為懷孕期間進(jìn)行干預(yù)以刺激胎兒微生物組的形成，從而幫助后代更好地發(fā)育免疫系統(tǒng)并抵抗早期感染提供了可能，該研究發(fā)表在最近的JCI Insight雜志上。
研究者表示，我們的研究提供證據(jù)表明復(fù)雜的微生物組可以從母親向胎兒傳播。與其他僅依賴于下一代DNA測(cè)序的研究不同，我們通過顯微鏡和培養(yǎng)技術(shù)驗(yàn)證了測(cè)序結(jié)果，從而解決了關(guān)于胎兒中是否有微生物組存在的長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的爭(zhēng)議?，F(xiàn)在，我們可以尋求方法來促進(jìn)胎兒免疫系統(tǒng)的發(fā)展通過刺激母親的微生物組來進(jìn)行新陳代謝。我們的研究結(jié)果表明，通過早期干預(yù)來預(yù)防未來的疾病是可行的。
【6】Nature：分娩方式不同竟會(huì)影響嬰兒腸道微生物組成！
doi：10.1038/s41586-019-1560-1
你們知道嗎，不同的分娩方式還會(huì)影響嬰兒的腸道微生物組成！在最近一期發(fā)表在Nature雜志上的文章中，來自Wellcome Sanger研究所，UCL等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，相比陰道出生的嬰兒能夠從母親那里得到大部分腸道細(xì)菌，通過剖腹產(chǎn)出生的嬰兒卻無法得到這種“饋贈(zèng)”。
雖然嬰兒腸道細(xì)菌的確切作用目前尚不清楚，這些腸道細(xì)菌構(gòu)成的差異是否會(huì)對(duì)以后的健康產(chǎn)生影響也并不明確。但這一發(fā)現(xiàn)為關(guān)注新生兒健康的人群提供了新的視角。研究人員發(fā)現(xiàn)，陰道分娩和剖腹產(chǎn)嬰兒的腸道細(xì)菌間的差異在1歲時(shí)基本消失，然而，還需要進(jìn)行大量的隨訪研究以確定早期細(xì)菌構(gòu)成差異是否會(huì)影響發(fā)育后期的身體健康。
【7】Nature：意外！腸道微生物竟然決定藥物是否有效！
doi：10.1038/s41586-019-1291-3
有沒有想過為什么一種對(duì)別人有效的藥物對(duì)你似乎沒有效果？你可能想要檢查一下你的腸道來尋找答案。研究人員已經(jīng)找到了加工150多種藥物的腸道細(xì)菌，他們還發(fā)現(xiàn)了賦予這種細(xì)菌這種能力的基因。來自耶魯大學(xué)的研究小組表示，這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了腸道細(xì)菌在人們對(duì)藥物的反應(yīng)中所起的作用。
研究者表示，我們有可能利用基因或細(xì)菌種類來預(yù)測(cè)個(gè)人腸道菌群代謝某種藥物的能力，這項(xiàng)工作是識(shí)別生物標(biāo)志物的第一步，它可以幫助醫(yī)生開出對(duì)個(gè)體病人來說最安全、最有效的藥物。在這項(xiàng)新的研究中，研究人員調(diào)查了271種藥物是否以及如何被76種腸道細(xì)菌進(jìn)行代謝。研究結(jié)果顯示，近三分之二的藥物被至少一種細(xì)菌代謝。研究人員隨后確定了許多使細(xì)菌代謝藥物的基因。
【8】Circulation：吸煙會(huì)改變腸道菌群 戒煙也會(huì)改變腸道菌群 到底吸煙還是戒煙？
doi：10.1161/circ.140.suppl_1.9944
近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Circulation上的研究報(bào)告中，來自美國(guó)心臟協(xié)會(huì)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，戒煙或會(huì)引起機(jī)體腸道菌群發(fā)生重大改變，同時(shí)研究者揭示了腸道菌群與機(jī)體心血管健康之間的關(guān)聯(lián)。
此前研究結(jié)果表明，吸煙會(huì)降低機(jī)體腸道中有益菌群的多樣性，這項(xiàng)研究中，研究人員對(duì)26名嘗試戒煙的人群進(jìn)行研究，在研究開始、兩周后和12周后分別對(duì)參與者的糞便樣本進(jìn)行分析；研究者M(jìn)arcus Sublette表示，戒煙或會(huì)改變機(jī)體腸道菌群，如今我們已經(jīng)知曉，吸煙會(huì)改變腸道微生物組，而本文研究中，研究者則發(fā)現(xiàn)，戒煙也會(huì)繼續(xù)改變腸道微生物組，那么這到底是好還是壞呢？
圖片來源：thinkingnutrition.com.au
【9】Cell：新發(fā)現(xiàn)！腸道菌群或有望幫助抑制甚至治療人類輪狀病毒感染！
doi：10.1016/j.cell.2019.09.028
近日，來自喬治亞州立大學(xué)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，消化道中特殊微生物菌群的存在或能幫助抑制并治療輪狀病毒的感染，輪狀病毒是一種引發(fā)兒童嚴(yán)重致死性腹瀉的主要病原體，相關(guān)研究發(fā)表在了國(guó)際雜志Cell上。文章中研究人員解釋了輪狀病毒引發(fā)某些人群嚴(yán)重致死性疾病的分子機(jī)制，相關(guān)研究結(jié)果或有望幫助開發(fā)輪狀病毒感染的治療和預(yù)防性策略。
除了補(bǔ)充液體避免患者脫水外，目前并沒有針對(duì)輪狀病毒感染的有效治療手段，輪狀病毒是一種高度傳染性病毒，其會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的腹瀉、嘔吐、發(fā)燒、腹痛甚至死亡；輪狀病毒感染的發(fā)生通常是因?yàn)橹苯咏佑|了患者或暴露于患者的糞便，嬰幼兒是輪狀病毒的易感人群，感染會(huì)引發(fā)患者出現(xiàn)嚴(yán)重的脫水癥狀，嚴(yán)重者甚至?xí)l(fā)生死亡，據(jù)美國(guó)CDC數(shù)據(jù)顯示，在5歲及以上的幼兒中，輪狀病毒會(huì)引發(fā)大約21.5萬幼兒死亡。
【10】Science：揭示腸道菌群參與腸道晝夜節(jié)律的設(shè)定
doi：10.1126/science.aaw3134
在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員發(fā)現(xiàn)小鼠小腸中的微生物參與腸道晝夜節(jié)律（circadian rhythm）的設(shè)定，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Science期刊上。
大多數(shù)人（和其他哺乳動(dòng)物）都存在晝夜節(jié)律---控制進(jìn)食和睡眠等過程的代謝時(shí)鐘。最常見的晝夜節(jié)律周期是控制睡眠的周期，不過科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)，存在著多種控制著不同生物系統(tǒng)的晝夜節(jié)律。過去的研究已表明如果其中的一種晝夜節(jié)律變得不正常，人們可能會(huì)遇到健康問題。比如，改變工作時(shí)間的輪班工人更容易增重、患高血壓和糖尿病。晝夜節(jié)律的運(yùn)作方式仍是一個(gè)謎，因此，在這項(xiàng)新的研究中，這些研究人員猜測(cè)腸道生物群落（gut biome）是否可能參與調(diào)節(jié)腸道中的生物鐘，因而可能間接地參與了體重增加。
【11】Nature：重磅！科學(xué)家揭開人類機(jī)體無法培養(yǎng)的腸道菌群的奧秘！
doi：10.1038/s41586-019-1058-x
近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過對(duì)3810個(gè)公開的人類腸道宏基因組進(jìn)行計(jì)算重建，展示了大約6.1萬個(gè)微生物基因組，這些宏基因組是微生物組樣本中存在的所有遺傳物質(zhì)的集合，宏基因組組裝的基因組（MAGs）包括2508種此前未知的物種，從而使得已知的人類腸道細(xì)菌種類達(dá)到了4558種，并使得已經(jīng)測(cè)序的腸道菌群的系統(tǒng)發(fā)育多樣性增加了50%。
本文研究結(jié)果或能幫助回答多個(gè)問題，比如為何特定的微生物菌群無法在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行培養(yǎng)，此前科學(xué)家們利用宏基因組和單細(xì)胞基因組研究解析了環(huán)境樣本中無法培養(yǎng)的微生物的特殊代謝能力，很多環(huán)境微生物很難被研究，研究者也并不確定是否這些未經(jīng)培養(yǎng)的微生物真的是無法培養(yǎng)的，相比之下，科學(xué)家們對(duì)人類腸道進(jìn)行了大量研究，同時(shí)也進(jìn)行了大規(guī)模的培養(yǎng)工作，這就表明，人類腸道中許多野生的未經(jīng)培養(yǎng)的菌群很難用當(dāng)前的方法進(jìn)行培養(yǎng)。
【12】Cell Rep：中國(guó)科學(xué)家新發(fā)現(xiàn)！腸道菌群或能幫助人類抵御寒冷！
doi：10.1016/j.celrep.2019.02.015
腸道微生物組對(duì)人類和動(dòng)物機(jī)體健康有著多樣的影響，近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Cell Reports上的研究報(bào)告中，來自中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的科學(xué)家們通過研究揭示了腸道菌群在機(jī)體溫度調(diào)節(jié)（thermoregulation）中扮演的關(guān)鍵角色，溫度調(diào)節(jié)時(shí)動(dòng)物對(duì)寒冷環(huán)境做出的反應(yīng)。
目前研究人員已經(jīng)證明，在寒冷暴露中，動(dòng)物能夠通過激活棕色脂肪組織（BAT）來產(chǎn)生熱量，同時(shí)通過促進(jìn)白色脂肪組織“褐變”的方式來維持體溫；為了能夠分析腸道菌群在激活BAT過程中發(fā)揮的功能，研究人員利用不同的抗生素清除掉了動(dòng)物機(jī)體中的腸道菌群，隨后他們發(fā)現(xiàn)，缺少腸道菌群的動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)機(jī)體溫度調(diào)節(jié)功能的損傷。