培养无法培养的：有的放矢，从菌群之海中“钓”细菌 | 热心肠日报

今天是第1257期日报。

Nature子刊：通过基于反向基因组学的方法分离并培养细菌

Nature Biotechnology[IF:31.864]

① 开发一种基于反向基因组学的细菌分离方法，将其应用在人口腔细菌Saccharibacteria（TM7）上；② 利用TM7的单细胞基因组数据，鉴定出编码膜蛋白的基因，并选择特定膜蛋白（青霉素结合蛋白）上的特定表位，对兔子进行免疫以产生抗体；③ 随后利用标记了荧光的抗体对菌群样本中的TM7进行染色，分离并培养出了TM7中的3个菌种，发现其均为放线菌的体表寄生物种；④ 利用相同的方法，分离并培养出了一种先前无法培养的细菌——人口腔细菌SR1。

Targeted isolation and cultivation of uncultivated bacteria by reverse genomics
09-30, doi: 10.1038/s41587-019-0260-6

【主编评语】大多数微生物是无法或难以培养的。Nature Biotechnology上发表的一项最新研究，开发了一种基于反向基因组学的方法，利用靶向细菌膜蛋白特定表位的抗体，可从菌群中分离出特定的细菌。利用该方法可培养出先前无法培养的细菌。（@沈志勋）

Nature Reviews：合成生态学助力人肠道菌群研究（综述）

Nature Reviews Microbiology[IF:34.648]

① 合成人类肠道菌群生态系统需要：可控的外部环境、具有生物相关性的菌群、用于模拟菌群生态系统的数学模型；② 外部培养环境有分批、连续模式，每种模式下又有宿主是否参与互作两种状态；③ 生物相关性菌群主要关注人类肠道菌群的分离培养技术；④ 数学模型现有代谢模型、动力学模型、洛特卡-沃尔泰拉模型、中性模型和网的概念等，但都有各自的优势和弊端；⑤ 将数学模型和体外实体培养结合起来，相互指导，不断优化，或是可取办法。

Synthetic ecology of the human gut microbiota
10-02, doi: 10.1038/s41579-019-0264-8

【主编评语】肠道菌群是一个复杂的生态系统，目前人们对于菌群内不同成员之间的互作关系和机制，仍然所知甚少。用合成菌群作为模型，有助于解决这一问题。Nature Reviews Microbiology近期发表了由比利时鲁汶大学Jeroen Raes主导的综述，详细阐述了人类肠道菌群的合成生态学研究所涉及的3个主要方面，并依次分析了每方面的研究现状以及所需要解决的问题。（@兵兵）

IBS患者并无独特的粪便及粘膜相关菌群特征

Gut[IF:17.943]

① 随机选取一个包含3556名成年人的群体，其中745人接受过结肠镜检；② 最终对376名受试者（其中63名IBS患者）的乙状结肠样本及185名受试者（其中32名IBS患者）的粪便样本进行了16S rRNA测序；③ 乙状结肠粘膜相关菌群（MAM）中以毛螺菌科为主，粪便菌群中瘤胃球菌科的丰度较高；④ MAM与粪便菌群之间的丰富度及多样性线性相关，IBS患者之间的菌群异质性高于健康人之间。⑤ IBS患者并未表现出独特的MAM及粪便菌群特征。

No distinct microbiome signature of irritable bowel syndrome found in a Swedish random population
10-10, doi: 10.1136/gutjnl-2019-318717

【主编评语】IBS的发病机制尚不明确，肠道菌群被认为与IBS相关。来自Gut上发表的一项最新研究，在瑞典人群中随机选取了部分受试者，发现IBS患者的粪便菌群及乙状结肠粘膜相关菌群与健康人相比，均无显著的变化。（@沈志勋）

Cell子刊：揭秘西化人群中缺乏的粪便普雷沃氏菌

Cell Host and Microbe[IF:15.753]

① 从大规模宏基因组分析得到>1000个粪便普雷沃氏菌（Pc）基因组，结合分离株测序，发现Pc包括4个不同的进化枝，称为Pc复合体；② 与西化人群相比，Pc复合体在非西化人群中更普遍，且多个进化枝经常共存；③ 未找到不同进化枝与疾病的显著关联；④ 不同进化枝之间有明显的功能多样性，在碳水化合物代谢方面的差异较大；⑤ 古人类样品的宏基因组分析表明Pc的4个进化枝存在已久；⑥ 西化进程中饮食的改变，可能使得Pc在西化人群中减少。

The Prevotella copri Complex Comprises Four Distinct Clades Underrepresented in Westernized Populations
10-10, doi: 10.1016/j.chom.2019.08.018

【主编评语】粪便普雷沃氏菌（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，从超过7000个宏基因组中组装出>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P. copri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）可能导致了这种细菌在人类肠道中不断减少。（@mildbreeze）

布劳特氏菌属影响内脏脂肪积累

NPJ Biofilms and Microbiomes[IF:6.333]

① 纳入1001名20-76岁的日本受试者进行一项横断面研究，分析内脏脂肪及BMI与肠道菌群的关联；② 在门水平，女性的内脏脂肪面积（VFA）与厚壁菌门呈正相关，而与拟杆菌门呈负相关，男性的VFA与厚壁菌门及拟杆菌门的关联则相反；③ BMI与特定细菌门的关联与VFA相似；④ 在属水平，Blautia（布劳特氏菌属）与VFA呈显著负相关，且与性别因素无关，校正环境因子后相关性仍然显著；⑤ 在验证群体中仍可观察到Blautia与VFA呈显著负相关。

Blautia genus associated with visceral fat accumulation in adults 20–76 years of age
10-04, doi: 10.1038/s41522-019-0101-x

【主编评语】NPJ Biofilms and Microbiomes上发表的一项横断面研究结果，分析了1000名左右的日本成年人的数据，发现内脏脂肪及BMI与特定细菌门的关联受到性别的影响，而布劳特氏菌属与内脏脂肪负相关，并不受性别影响。（@沈志勋）

Nature子刊：人体肠道菌群与宿主代谢之间的相互作用关系

Nature Communications[IF:11.878]

① 对twinsUK中心的1004对双胞胎的粪便样本进行宏基因组测序，发现相比于菌群分类组成，菌群代谢途径在不相关个体之间存在广泛共享；② 对673种血液和713种粪便代谢物分析发现，代谢途径与34%的血液代谢物和95%的粪便代谢物有关，粪便和血液代谢物与代谢途径间的关联性比其与菌群的高7倍；③ 71%的粪便代谢物与15%的血液代谢物间的“对话”与菌群有关，涉及12%的物种和67%的代谢途径，提示肠道菌群介导粪便和全身代谢；④ 产甲烷菌与肥胖有关。

Interplay between the human gut microbiome and host metabolism
10-03, doi: 10.1038/s41467-019-12476-z

【主编评语】本研究依托于twinsUK队列，对1004对双胞胎的粪便样本进行了宏基因组测序，得到菌群和代谢途径信息。并且，采集并测定了859例血液样本代谢物以及479例粪便样本代谢物信息。基于以上信息，分析了菌群、粪便和血液代谢物、代谢途径三者之间的相互关系，揭示了菌群与宿主之间的相互作用关系，以及可能的相互作用途径。（@兵兵）

为什么熬夜后想吃垃圾食品？

eLife[IF:7.551]

① 纳入29名健康参与者，分为正常睡眠组和睡眠不足组，测量参与者食物摄入的差别；② 睡眠不足增高内源性大麻素系统（ECS）中2-油基甘油（2-OG）的水平，增强梨状皮质中食物气味的编码，使饮食选择偏向高能量食物；③ 嗅觉诱导的梨状皮质与岛叶之间的联结，调节了2-OG水平变化与饮食选择之间的关系；④ 因此，睡眠改变带来的饮食选择与ESC相关的嗅觉通路有关，这种机制可能也可以解释普适性地膳食选择。

Olfactory connectivity mediates sleep-dependent food choices in humans
10-08, doi: 10.7554/eLife.49053

【主编评语】本研究发现，睡眠不足想吃垃圾食品主要是受人体内的嗅觉通路调节，且这种嗅觉通路与内源性大麻素系统（ECS）密切相关。文章预测，这种膳食调节机制可能具有普适性。（@兵兵）

Nature子刊：黏蛋白聚糖抑制绿脓杆菌感染

Nature Microbiology[IF:14.3]

① 粘液可下调绿脓杆菌中与群体感应、铁载体生物合成及毒素分泌相关的毒力基因表达，并可迅速瓦解绿脓杆菌形成的生物膜；② 连接了O-聚糖的黏蛋白形成了粘液内部的3D支架，并介导了绿脓杆菌的上述表型变化；③ 在体外的上皮细胞培养中，黏蛋白可抑制绿脓杆菌对上皮细胞的粘附及细胞毒性，减少上皮细胞的死亡；④ 在猪的烧伤创面中，黏蛋白可抑制绿脓杆菌的感染；⑤ 黏蛋白相关聚糖介导了黏蛋白与绿脓杆菌的互作，聚糖的复杂性影响其功能。

Mucin glycans attenuate the virulence of Pseudomonas aeruginosa in infection
10-14, doi: 10.1038/s41564-019-0581-8

【主编评语】粘液是宿主防御的第一道防线。Nature Microbiology上发表的一项最新研究，发现粘液对绿脓杆菌感染及毒力的抑制作用来自于黏蛋白型O-聚糖，后者对细菌的抑制功能取决于其O-聚糖的复杂性。（@沈志勋）

感谢本期日报的创作者：沈志勋，兵兵，大月半，糖糖，王文东

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