微生物组科学应用于疾病治疗，有哪些重要进展和挑战？| 热心肠日报

今天是第1334期日报。

JAMA：微生物组科学在疾病治疗方面的成果和挑战

JAMA[IF:51.273]

① 人类微生物组项目启动十多年后，该领域研究呈指数增长，研究者希望能开发操纵菌群的新型疗法；② 粪菌群移植可有效治疗艰难梭菌感染，对溃疡性结肠炎也有疗效，但仍有很多需要解答的问题；③ 饮食-菌群-宿主互作和药物-菌群互作，是广受关注的研究话题；④ 菌群干预应用在治疗阴道炎、HIV、新生儿败血症和儿童营养不良等方面，取得了多项研究进展；⑤ 菌群的复杂性、细菌菌株的选择性和菌群在疾病中的作用，是关乎菌群干预疗效的常见因素。

Manipulating the Human Microbiome to Manage Disease
2019-12-26, doi: 10.1001/jama.2019.19602

【主编评语】人类微生物组研究的一个终极目标，是通过操纵共生菌群来改善健康和疾病。JAMA发表了来自美国NIH国家人类基因组研究所微生物基因组部主任Julia Segre博士等的观点性文章，回顾了微生物组科学在疾病干预方面的近期重要成果和进展，探讨了目前研究所面临的挑战，提出通过“临床观察-机制研究-临床干预”三步走的方式，将微生物组科学向临床实践转化。（@mildbreeze）

Nature Reviews：FMT和益生菌干预需考虑潜在风险

Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology[IF:23.57]

① 使用活微生物，如粪菌移植（FMT）或益生菌，对疾病有潜在的治疗价值，但也需考虑其中的风险；② FMT优点：恢复肠道菌群多样性，治疗艰难梭菌引起的腹泻，避免长期使用抗生素引起的耐药性；③ FMT缺点：传播供体中传染性微生物，传播共生菌抗生素抗性基因，或可传播或增加肠道菌相关疾病的易感性；④ 益生菌干预优点：有临床数据支持，传统安全菌株有长期的安全记录；⑤ 益生菌干预缺点：重症病人可能出现败血症，下一代益生菌缺乏安全记录。

Balancing the risks and rewards of live biotherapeutics
2019-12-23, doi: 10.1038/s41575-019-0254-3

【主编评语】Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology最近发表的一篇新闻/小综述，对粪菌移植和益生菌干预引起重症病人感染等潜在风险进行了讨论，提出粪菌移植和益生菌干预时，不仅要关注其有益作用，也要记录并公开承认其中出现的不良事件，考虑其潜在的风险，当粪菌移植和益生菌干预的有益作用大于其中的风险时，可以用于预防和治疗疾病。（@nana）

噬菌体疗法在胃肠病中的应用（综述）

Alimentary Pharmacology and Therapeutics[IF:7.731]

① 噬菌体是靶向细菌的病毒，二者共同演化，彼此间存在动态互作；② 噬菌体可诱导细菌裂解、将自身DNA整合到细菌中，也可与细菌稳定共存；③ 噬菌体疗法作为一种抗菌疗法，可用于调节肠道菌群、杀灭多重耐药菌；④ 在胃肠病中，噬菌体疗法研究集中在感染性疾病上，目前也在研究用于治疗艰难梭菌结肠炎、靶向克罗恩病中的黏附侵袭性大肠杆菌、根除结直肠癌中的具核梭杆菌；⑤ 噬菌体疗法有不错的安全性，用于治疗克罗恩病的临床试验正在开展中。

Review article: bacteriophages in gastroenterology—from biology to clinical applications
2019-11-07, doi: 10.1111/apt.15557

【主编评语】噬菌体疗法有调节菌群的潜力。Alimentary Pharmacology and Therapeutics发表的这篇综述，主要介绍了噬菌体的作用机制、噬菌体-细菌-宿主互作和共同演化，以及噬菌体疗法的研究进展，着重回顾了噬菌体疗法用于消化道疾病的临床研究，值得专业人士参考。（@mildbreeze）

Nature子刊：哮喘儿童上呼吸道菌群组成与哮喘严重程度相关

Nature Communications[IF:11.878]

① 分析哮喘儿童不同时期的319个鼻涕样本，发现呼吸道菌群的定殖模式与哮喘恶化相关；② 在哮喘控制期，上呼吸道菌群以棒状杆菌属和Dolosigranulum为优势菌的儿童，发展为哮喘失控和严重恶化的风险更低；③ 在哮喘失控早期（YZ），上呼吸道菌群组成不稳定，向以葡萄球菌属、链球菌属和莫拉氏菌属等病原菌为优势菌群的方向转变；④ 在YZ期，莫拉氏菌属占优的儿童发展为严重哮喘恶化的风险最高，棒状杆菌属的相对丰度与哮喘严重恶化呈负相关。

The upper-airway microbiota and loss of asthma control among asthmatic children
2019-12-16, doi: 10.1038/s41467-019-13698-x

【主编评语】呼吸道菌群对哮喘的生理病理起着重要的作用。然而，关于哮喘儿童的呼吸道菌群、哮喘失控和严重恶化三者之间的关系，我们知之甚少。Nature Communications最近发表的文章，在一年内的2个时间点，收集患哮喘的学龄儿童鼻涕样本共319个，分析其菌群结构，发现呼吸道菌群的定殖模式与哮喘失控风险和严重恶化相关，如哮喘控制期儿童，其上呼吸道菌群以棒状杆菌属（Corynebacterium）和Dolosigranulum为主，而哮喘严重恶化的儿童，其呼吸道菌群以葡萄球菌属、链球菌属、莫拉氏菌属等病原菌为主。但实验结果仍需进一步验证。本研究提示，调节呼吸道菌群组成或可缓解哮喘。（@nana）

生命早期抗生素暴露可长期增加致病菌易感性

mBio[IF:6.747]

① 小鼠生命早期暴露于不同抗生素（包括大环内酯类抗生素——泰乐菌素、β-内酰胺类抗生素——阿莫西林）5天，随后感染鼠柠檬酸杆菌；② 生命早期的抗生素暴露显著改变了小鼠的肠道菌群，并恶化了致病菌感染后引发的结肠炎，该恶化效应甚至可持续至感染后80天；③ 相比于阿莫西林，泰乐菌素暴露对肠道菌群的扰动更大，且在致病菌感染后的结肠炎严重程度更高；④ 将抗生素处理后的小鼠的菌群移植给无菌小鼠，可导致致病菌感染后的结肠炎恶化。

Long-Term Effects of Early-Life Antibiotic Exposure on Resistance to Subsequent Bacterial Infection
2019-12-24, doi: 10.1128/mBio.02820-19

【主编评语】来自mBio上发表的一项最新研究，对生命早期抗生素暴露造成的长期影响进行了分析，发现小鼠在生命早期使用不同类型的抗生素后，均可恶化随后致病菌（鼠柠檬酸杆菌）感染造成的结肠炎，且该效应可持续相当长的一段时间，并可通过粪菌移植转移给无菌小鼠。（@szx）

城环所杨军组揭示水库蓝藻影响真核浮游生物的群落演替和物种共存

ISME Journal[IF:9.493]

① 蓝藻生物量变化强烈影响了水库微型真核浮游生物的群落组成，微型真核浮游生物与蓝藻生物量循环变化密切相关；② 微型真核浮游生物的共存关系不是静态的，而是随着蓝藻生物量变化而改变；③ 蓝藻生物量变化对微型真核浮游生物间共存关系变化的影响最大；④ 蓝藻生物量长期周期性循环使微型真核浮游生物群落组成出现了明显的年际变化，群落的年际变化幅度显著大于季节变化；⑤ 微型真核浮游生物共存网络的拓扑属性与蓝藻生物量存在显著相关。

Response of the eukaryotic plankton community to the cyanobacterial biomass cycle over 6 years in two subtropical reservoirs
2019-05-03, doi: 10.1038/s41396-019-0417-9

【主编评语】蓝藻水华的生消强烈影响水库微型真核浮游生物群落长期演替模式和物种共存关系。水库蓝藻生物量长期周期性循环使微型真核浮游生物群落组成出现了明显的年际变化，群落的年际变化幅度显著大于季节变化；特别值得注意的是，微型真核浮游生物间的共存关系不是恒定不变的，而是随着蓝藻生物量的变化而改变，该研究有助于进一步认识蓝藻水华对微型真核浮游生物群落的长期影响，为阐明蓝藻水华发生周期内微型真核浮游生物共存网络和相互作用提供了新的研究视角和证据。（@刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组）

Science子刊：脑海绵状血管瘤中的肠脑轴因素

Science Translational Medicine[IF:17.161]

① 脑海绵状血管畸形（CCM）是遗传性脑血管疾病，与多种基因突变有关，其中PDCD10突变与严重的CCM病情相关；② 肠道屏障是CCM病程的主要决定因素，这种作用独立于肠道菌群组成结构；③ 用DSS破坏肠道屏障，或者敲除肠上皮细胞中的Pdcd10基因引起结肠粘膜屏障损伤，均可增加小鼠的CCM病灶形成；④ 相似的，缺失Mucin-2或喂食食物乳化剂破坏黏膜屏障，也增加小鼠CCM负荷；⑤ 低塞米松同时作用于大脑内皮细胞和肠上皮细胞，能抑制小鼠的CCM形成。

Distinct cellular roles for PDCD10 define a gut-brain axis in cerebral cavernous malformation
2019-11-27, doi: 10.1126/scitranslmed.aaw3521

【主编评语】一些遗传缺陷可增加脑海绵状血管瘤（CCM）的疾病风险，有研究显示，肠道菌群组分中的脂多糖可经TLR4引起MEKK3信号过度活化，从而加剧CCM。Science Translational Medicine近期发表的一项研究发现，与严重CCM相关的Pdcd10基因突变，可导致结肠粘膜屏障损伤，为CCM中的肠脑轴机制提供了新证据。（@mildbreeze）

Lancet子刊：开发非侵入性的巴雷特食管诊断模型

Lancet Digital Health[IF:N/A]

① 纳入880名巴雷特食管患者及419名对照，分为训练集（共776名）及测试集（共523名），另纳入198名巴雷特食管患者及200名对照作为验证集；② 利用机器学习方法，鉴定出了巴雷特食管的8项重要风险因素：年龄、性别、吸烟、腰围、胃痛频率、胃灼热与酸味持续时间、使用治疗胃食管反流病的药物；③ 基于这些风险因素进行逻辑回归分析，在测试集中预测巴雷特食管的AUC可达0.86，在验证集中预测巴雷特食管的AUC可达0.81。

Development and validation of a risk prediction model to diagnose Barrett's oesophagus (MARK-BE): a case-control machine learning approach
2019-12-05, doi: 10.1016/S2589-7500(19)30216-X

【主编评语】巴雷特食管的诊断依赖于内镜，许多研究开始关注非侵入性的诊断方式。Lancet Digital Health上发表的一项最新研究，利用机器学习方法，基于8项独立风险因素对巴雷特食管进行诊断，在验证集中的AUC可达0.81。（@szx）

感谢本期日报的创作者：徐笑，nana，楸楸，王文东，szx，刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组，爱的抉择

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