今日Science：特定肠道噬菌体或增强抗肿瘤免疫 | 热心肠日报

今天是第1558期日报。

Science：肠道内的噬菌体可诱导抗肿瘤免疫

Science[IF:41.845]

① 特定海氏肠球菌噬菌体的TMP蛋白中，存在能与MHC-I H-2Kb蛋白结合的抗原表位TMP1，其诱导的CD8+ T细胞能识别与TMP1高度相似的PSMB4癌症抗原；② 用含有该噬菌体的海氏肠球菌或表达TMP1的工程菌定殖小鼠，可引起对PSMB4交叉反应的T细胞应答，增强化疗和免疫治疗效果；③ 肾癌和肺癌患者中，粪便中存在肠球菌噬菌体TMP序列，以及表达与TMP表位相似的GPD1-L肿瘤抗原，与更好的免疫治疗效果相关；④ 黑色素瘤患者中也有类似的交叉反应性T细胞。

Cross-reactivity between tumor MHC class I–restricted antigens and an enterococcal bacteriophage
08-21, doi: 10.1126/science.aax0701

【主编评语】肠道菌群参与“训练”T细胞免疫应答，可影响抗癌免疫和免疫治疗的效果，有研究认为这可能与特定细菌引起的交叉免疫反应有关。也就是说，由于某细菌抗原恰好与肿瘤抗原非常相似，从而诱导了既能识别该细菌又能识别肿瘤的免疫应答。这种“分子模拟（molecular mimicry）”假说被证实是某些自身免疫疾病的诱因。Science最新发表的一项研究表明，特定肠球菌噬菌体可通过这种分子模拟机制，促进抗肿瘤免疫，增强化疗和免疫治疗的疗效。这些发现为癌症治疗研究开辟了新思路。（@mildbreeze）

Nature 子刊：噬菌体治疗的安全性研究

Nature Microbiology[IF:15.54]

① 对13名严重金黄色葡萄球菌（ S. aureus）感染患者静脉注射三种肌病毒科噬菌体混合制剂（AB-SA01）进行辅助治疗；② 每天两次静脉注射AB-SA01，持续14 天，临床血液学和生化参数监测90 天；③ 治疗期间，不断采样检测S. aureus载量以及噬菌体载量来确认治疗效果，并进行安全性和耐受性（如发热、心动过速、低血压、腹泻或腹痛,肾或肝功能缺陷等）评估；④ AB-SA01在 S. aureus感染中没有不良反应的报道，也不会引起病人严重的炎症反应。

Safety of bacteriophage therapy in severe Staphylococcus aureus infection
02-17, doi: 10.1038/s41564-019-0634-z

【主编评语】Nature Microbiology发表的研究，纳入13名严重金黄色葡萄球菌感染患者，进行静脉注射三种肌病毒科噬菌体混合制剂（AB-SA01）进行辅助治疗，评价噬菌体治疗的安全性。结果显示噬菌体疗法不会引起黄色葡萄球菌感染病人（包括感染性心内膜炎和感染性休克病人）的不良反应。（@nana）

血型影响人体与微生物的互作？

Current Opinion in Microbiology[IF:8.134]

① 组织血型抗原（HBGA）是红细胞上的聚糖组分，也广泛存在于粘液和其它分泌物中，可参与宿主-微生物互作；② 许多微生物可利用宿主聚糖作为受体进行粘附；③ 一旦固定在宿主中，微生物可通过模拟表达宿主聚糖分子来避免被免疫系统清除，这可以解释不同血型对某些病原体感染的易感性差异；④ 细菌不仅将HBGA作为受体，还可以利用它们作为营养来源，甚至可诱导宿主表达聚糖；⑤ 理解微生物与宿主血液聚糖互作将有助于指导菌群干预。

Blood type and the microbiome- untangling a complex relationship with lessons from pathogens
07-11, doi: 10.1016/j.mib.2020.06.008

【主编评语】Current Opinion in Microbiology发表的一篇观点文章，从血型抗原的角度，讨论了血型在人体与微生物互作中的潜在作用和机制。（@mildbreeze）

苏晓泉等：菌群大数据挖掘的机遇和挑战（综述）

Computational and Structural Biotechnology Journal[IF:6.018]

① 菌群整合分析包括三个关键步骤：菌群及其功能分析、数据整合和目标表型的菌群特征挖掘；② 16S和宏基因组分析各有优劣，而长读长测序数据需要新的分析方法；③ 微生物组数据库的元数据不统一、试验技术不同导致结果差异等都会影响数据整合；④ 机器学习模型受限于给定的标签进行分类，模型泛用性差；⑤ 基于搜索或者深度学习的方法泛用性好，并能够进行多个标签的分类；⑥ IMP等流程能够实现微生物多组学分析，快速提供更全面的菌群分析结果。

Method development for cross-study microbiome data mining: Challenges and opportunities
08-01, doi: 10.1016/j.csbj.2020.07.020

【主编评语】在过去的十年中，已经产生了大量的微生物组测序数据来研究微生物组成与环境之间的动态关联。如何准确，有效地破译大规模的微生物组数据，并进一步利用，已成为目前微生物组研究的瓶颈之一。在本综述中，青岛大学苏晓泉与团队重点分析了交叉研究微生物组数据集的三个关键步骤，包括微生物组分析，数据整合和数据挖掘。通过介绍当前的生物信息学方法并讨论其局限性，作者展望了开发这三个步骤的计算方法的机会，并提出了多组学数据分析的可能的解决方案，以便从不同的角度全面理解和快速研究微生物组，从而可以通过提供“微生物组数据空间”的更广阔视野，更有效地促进数据驱动的研究。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

苏晓泉、徐健等：基于微生物组大数据的疾病检测方法

mSystems[IF:6.633]

① 肠道菌群进行疾病诊断手段受到微生物实验的准确性、重现性，及微生物组高通量数据等多方面的影响；② 本研究利用前期的微生物搜索引擎开发了基于菌群大数据搜索的疾病检测新策略；③ 第一步通过计算待测样本相对于数据库中所有微生物数据得到离群微生物组新颖性评分，确定样本健康与否；④ 第一步中检测到的不健康样本与数据库中多种疾病的参照样本比对，进行疾病分类；⑤ 该方法使用便捷、快速、适用范围广，能够降低漏诊和误诊率。

Multiple-Disease Detection and Classification across Cohorts via Microbiome Search
03-17, doi: 10.1128/mSystems.00150-20

【主编评语】微生物组具有服务疾病诊治与生态监控的巨大潜力，但是其影响因素错综复杂。如何通过菌群检测实现快速精准的疾病诊断呢？中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心的苏晓泉和徐健与Rob Knight团队合作，开发了基于菌群大数据搜索的疾病检测方法，为此共性问题提供了原创的解决方案。该工作于近期发表于美国微生物学会会刊mSystems杂志。在文中，作者提出了一种基于搜索的疾病检测和分类策略，它是通过他们与众不同的新奇性和健康受试者的样本数据库来检测患病样本，然后将其与患者样本数据库进行比较。即使存在不同的年龄组人群，多个测序平台或重大污染，这种方法也可以鉴定与疾病相关的微生物组状态。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

纳米颗粒和共生细菌或调控胃肠道黏液层

Small[IF:11.459]

① 利用体外培养Caco-2和分泌粘液的HT29-MTX-E12构建体外胃肠道模型，评估暴露于TiO2 纳米颗粒（NPs） 和/或鼠李糖乳杆菌、大肠杆菌对粘液层厚度和组成的影响；② 在细菌存在下粘液分泌增加，当与TiO2 NPs共同暴露时粘液分泌显著增加；③ 与原始TiO2 NPs和细菌共暴露的单层中发现了更多的酸性粘蛋白，而与消化后的TiO2 NPs和细菌共暴露则没有显著变化；④ 在细菌存在下，观察到中性粘蛋白增加，当与TiO2 NPs共同暴露时，中性粘蛋白增加被逆转。

TiO2 Nanoparticles and Commensal Bacteria Alter Mucus Layer Thickness and Composition in a Gastrointestinal Tract Model
04-27, doi: 10.1002/smll.202000601

【主编评语】Small近期发表的文章，利用Caco-2/HT29-MTX-E12构建体外胃肠道模型，发现TiO2 纳米颗粒和共生细菌可改变粘液层厚度和组成，此外该体外胃肠道模型为研究细菌和/或纳米颗粒与粘液层互作及调控提供了一个平台。（@爱的抉择）

上海交大：罗望子种子多糖或具有益生元特性

Carbohydrate Polymers[IF:7.182]

① 使用高通量测序评估罗望子种子多糖（TSP）在体外胃肠道的动态消化，以及对肠道菌群组成的影响；② 消化后，TSP的分子量保持稳定，产生小部分还原糖；③ 发酵过程中，TSP的总碳水化合物减少，短链脂肪酸（SCFA）增加；④ 发酵后增加了总、非支链SCFA（尤其是丙酸和丁酸）含量，抑制了致病菌（埃希氏菌和多雷亚菌），促进了有益菌（乳酸菌，副拟杆菌，普氏菌属和粪杆菌）的增殖；⑤ TSP呈现潜在的益生元功能，包括减肥、抗炎和保护肠上皮屏障。

Dynamic digestion of tamarind seed polysaccharide: Indigestibility in gastrointestinal simulations and gut microbiota changes in vitro
03-18, doi: 10.1016/j.carbpol.2020.116194

【主编评语】上海交通大学吴艳团队研究成果。文章采用体外胃肠道模拟消化以及粪菌体外发酵体系，探究罗望子种子多糖（TSP）的消化代谢情况。研究结果显示，只有少量TSP在消化道转化为还原糖，大部分TSP到达肠道，与肠道菌群相互作用，产生短链脂肪酸（SCFA）。同时，菌群组成结构也发生变化，有害菌减少，有益菌增殖。因此，文章认为，TSP具有益生元特性。（@兵兵）

国内团队：粪便菌群发酵抗性淀粉与其结构有关

Carbohydrate Polymers[IF:7.182]

① 采用不同的中、高直链淀粉制备3型抗性淀粉（RS3），测定分子结构和结晶度，并在体外对不同的RS3进行粪便发酵；② RS3发酵后，丙酸产量显著升高，表面粗糙与光滑的RS3对菌群发酵的影响不同；③ 不同的供体经相同的RS3处理后，菌群组成相似，不同的RS3处理后菌群的α多样性显著差异；④ 聚合链度较高(DP) 且分子尺寸较小的RS3可促进某些类别肠道细菌的相对丰度，而链度较低且分子尺寸较大的RS3可促进其他类别肠道细菌的相对丰度。

Fecal Microbiota Responses to Rice RS3 are Specific to Amylose Molecular Structure
05-26, doi: 10.1016/j.carbpol.2020.116475

【主编评语】扬州大学和上海交大团队合作主导的研究，利用体外粪菌发酵实验，研究肠道微生物对抗性淀粉的发酵情况。结果显示，淀粉的聚合链度、整体分子大小、结晶度类型以及微形态都会影响菌群对其的发酵程度。该研究初步表明水稻3型抗性淀粉可以影响肠道菌群。（@兵兵）

中山大学：低渗改变黄鳍鲷的肠道菌群和免疫功能

Science of the Total Environment[IF:6.551]

① 低渗胁迫改变黄鳍鲷肠道微生物组成和肠道基因表达；② 肠道微生物组成中益生菌乳酸菌和假单胞菌属在微咸水环境中相对丰度较高，而致病菌弧菌和气单胞菌属在淡水环境中则更为丰富；③ 转录水平上，低渗条件改变与病原体识别、抗菌能力、促炎性细胞因子、细胞凋亡和抗氧化相关基因的表达；④ 淡水的低渗胁迫抑制钠钾ATP酶活性，破坏黄鳍鲷肠道抗氧化防御系统；⑤ 关联分析表明肠道微生物、差异表达基因和生理参数存在紧密的相互作用。

Response of gut microbiota and immune function to hypoosmotic stress in the yellowfin seabream (Acanthopagrus latus)
07-15, doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.140976

【主编评语】鱼肠是一个重要的渗透调节器官，通过改变内部微生物群和提高免疫系统功能来应对渗透压力。中山大学卢建国团队在Science of the Total Environment上发表文章，探索急性暴露于微咸水、低盐水和淡水环境后，低渗胁迫对黄鳍鲷肠道的影响。发现低渗胁迫改变肠道微生物组成和免疫相关基因表达，抑制钠钾ATP酶活性等生理参数。（@爱的抉择）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，Johnson，Unbroken，波比，Echo Quasimodo，Jack Chen，楸楸

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