港澳专家重要发现：嗜热链球菌或抑制大肠癌 | 热心肠日报

今天是第1584期日报。

港中大+澳科大：嗜热链球菌如何抑制大肠癌？

Gastroenterology[IF:17.373]

① 在2种结直肠癌小鼠模型中，嗜热链球菌可抑制肿瘤生长；② 嗜热链球菌及其条件培养基可抑制结直肠癌细胞系的存活；③ 嗜热链球菌条件培养基中＞100kDa的组分可诱导结直肠癌细胞的凋亡及在G0/G1期的停滞，并可抑制裸鼠中的结直肠癌移植瘤的生长；④ 嗜热链球菌分泌的β-半乳糖苷酶在体外及体内均有显著的抑制结直肠癌作用；⑤ β-半乳糖苷酶可增加双歧杆菌属及乳杆菌属的益生菌的丰度，并通过促进半乳糖产生抑制Hippo信号通路以激活氧化磷酸化。

Streptococcus thermophilus inhibits colorectal tumorigenesis through secreting β-galactosidase
09-10, doi: 10.1053/j.gastro.2020.09.003

【主编评语】嗜热链球菌是酸奶生产中使用的一种益生菌，此前研究对526份粪便样本的测序分析鉴定出结直肠癌患者的嗜热链球菌减少。香港中文大学胡嘉麒、于君、陈德威和澳门科技大学伍建林与团队，在Gastroenterology上发表的一项最新研究发现，嗜热链球菌可显著抑制结直肠癌细胞系的存活，并可显著抑制小鼠模型中的结直肠癌发生发展。进一步分析表明，嗜热链球菌的抗肿瘤作用主要由其分泌的β-半乳糖苷酶所介导，后者可调控肠道菌群组成以增加有益菌的丰度，并可通过促进半乳糖的产生以抑制Hippo信号通路。（@szx）

Cell子刊：国内团队绘制人类肠道DNA病毒组图谱

Cell Host and Microbe[IF:15.923]

① 纳入来自中国香港和云南的930名健康志愿者，其中涵盖汉、藏、苗、白、傣和哈尼6个名族，每个名族均有来自城市和农村的参与者；② 20种宿主因素与人类肠道病毒组差异显著相关，其中地理位置影响最大，不同名族的饮食习惯与某些病毒种类相关；③ 城市化增强了肠道病毒组个体间的差异性，城市居住时间与乳酸杆菌噬菌体、乳球菌噬菌体等多种噬菌体具有相关性；④ 被检测的中国人群中，肠道病毒组比肠道细菌微生物组表现出更多的异质性。

Human-Gut-DNA Virome Variations across Geography, Ethnicity, and Urbanization
09-09, doi: 10.1016/j.chom.2020.08.005

【主编评语】香港中文大学的Siew C. Ng和昆明医科大学的Yinglei Miao合作在Cell Host and Microbe发表文章，绘制了中国人群的肠道DNA病毒组图谱，揭示了基于群体的变异以及宿主和环境因素在人类肠道DNA病毒组形成过程中的重要性。（@爱的抉择）

Science：菌群干预方法有哪些？

Science[IF:41.845]

① 调节肠道菌群的方法包括粪菌移植（FMT）、多菌株群落、饮食干预、益生菌/元和后生元等，在治疗一些肠道和系统性疾病上有一定效果；② 选择合适的菌群调节策略需考虑菌群失调的程度和特征；③ FMT的特性在于其提供的菌群多样性有助于恢复菌群的功能冗余，但也存在可重复性等局限，安全性、供/受体因素、剂量和移植途径等是FMT应考虑的因素；④ 单/多菌株的活菌药物，饮食/益生元干预及其与FMT或活体生物药的联合使用，也是临床研究热点。

Modulating gut microbes
09-11, doi: 10.1126/science.abc3965

【主编评语】美国德州大学MD安德森癌症中心的Jennifer Wargo近期在Science发表一篇科普文章，介绍了几种调节肠道菌群的干预方法（粪菌移植、活菌药物、饮食和益生元等）用于疾病治疗的优势、特点和挑战。（@mildbreeze）

Nature子刊：或可预测健康状态的肠道菌群健康指数

Nature Communications[IF:12.121]

① 纳入多个国家和人群的34项研究的4347个人粪便宏基因组构建meta数据集，合并为健康组和不健康组（含12种疾病）；② 鉴定出50个与健康状态相关的特征物种，基于这些物种构建肠道微生物组健康指数（GMHI），可用于评估个体患病的可能性；③ 在meta数据集中测试，GMHI比其它生态学指数（Shannon多样性指数、物种丰富度等）能更好的区分健康和疾病；④ 在另外9项研究的679个样本中，GMHI区分健康和疾病个体的准确性达到73.7%。

A predictive index for health status using species-level gut microbiome profiling
09-15, doi: 10.1038/s41467-020-18476-8

【主编评语】用肠道菌群作为标志物进行疾病检测，是菌群转化研究的热点之一。Nature Communications发表一项来自美国梅奥诊所的新研究，基于对4000多个人粪便宏基因组的整合分析和数学建模，构建了一个可用于独立预测健康状态的肠道菌群健康指数。这项研究进一步拓展了人们对于“健康的肠道菌群”的认知，或有转化应用潜力。（@mildbreeze）

Nature子刊：多形拟杆菌的高分辨率转录组图谱

Nature Communications[IF:12.121]

① 利用差异RNA测序生成实验室条件下生长的多形拟杆菌的单核苷酸分辨率的转录组图谱；② 鉴定出4500个转录起始位点（TSSs）、未翻译区域、操纵子和269个非编码RNA元件，并发布可查询转录组特点及基因表达数据的Theta-Base在线浏览器；③ GibS是种间保守的145nt长的小RNA，在N-乙酰-D-葡萄糖胺作为唯一碳源的条件下高度表达；④ GibS通过抑制葡聚糖分支酶，激活葡糖苷酶、半乳糖苷酶，从而调控N-乙酰-D-氨基葡萄糖条件下的生理功能。

A high-resolution transcriptome map identifies small RNA regulation of metabolism in the gut microbe Bacteroides thetaiotaomicron
07-16, doi: 10.1038/s41467-020-17348-5

【主编评语】类杆菌属细菌是人类肠道菌群的常见成员，是降解肠道多糖的重要细菌。Nature Communications近期发表的文章，利用差异RNA测序发布了多形拟杆菌的单核苷酸分辨率的转录组图谱，并揭示出其中的小RNA调控——N-乙酰-D-氨基葡萄糖的敏感性可诱导GibS的表达，进而改变代谢酶的转录水平。（@爱的抉择）

宏基因组测序无参分析新方法

Genome Research[IF:11.093]

① Nubeam利用矩阵乘法的非交换特性，将不同的序列转化为矩阵组合得到不同的运算结果；② 样品包含的序列被转化为该运算结果的经验分布，而样品基因组的差异能够通过该经验分布的距离定量；③ Nubeam避免了参考基因组偏差、比对偏差，能够分析参考基因组不完整的物种，对比Kmer，Nubeam还能消除GC含量和测序质量的偏差；④ Nubeam应用于宏基因组能够充分挖掘未比对上的序列的差异，也能够应用于16S分析发掘新的结果。

The Nubeam reference-free approach to analyze metagenomic sequencing reads
09-03, doi: 10.1101/gr.261750.120

【主编评语】本文提到了Nubeam（核苷酸作为矩阵），一种新颖的分析测序数据的无参考方法，作者目前将其用来分析短测序读长，介绍了其方法的特点。Nubeam通过矩阵表示核苷酸，将读长转换为矩阵的乘积，并根据乘积矩阵为读长分配编号，Nubeam利用矩阵乘法的非交换性质，以便为不同的读长分配不同的编号，而相似的读长分配相似的编号；Nubeam包含k-mer方法作为特例，但是与k-mer方法不同，Nubeam便于考虑GC偏差和核苷酸质量；作为无参考方法，Nubeam避免了参考偏差和作图偏差，并且可以在没有参考基因组的生物中使用。因此，Nubeam非常适合分析宏基因组测序的数据集,也可用于分析16S rRNA基因测序数据。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

Cell子刊：小鼠肠道宏基因组包含460万个基因和660个基因组的基因集

Cell Reports[IF:8.109]

① 整合小鼠肠道宏基因组集（iMGMC），包括460万基因和660个基因组（iMAGs）;② 重建1323个16S RNA基因序列，并与其中485个iMAGs建立对应关系;③ 通过iMAGs与16S rRNA对应关系，开发PICRUSt-iMGMC流程，改善功能预测；④ 将iMGMC与基因组分类数据库（GTDB）和肠道基因组数据库（IGC）比较，发现高度未知的分类群；⑤ 21个小鼠供应商有独特的iMAGs组合，其中20个都检测到鼠李糖乳杆菌，小鼠菌群多样性受到环境因素影响。

An Integrated Metagenome Catalog Reveals New Insights into the Murine Gut Microbiome
03-03, doi: 10.1016/j.celrep.2020.02.036

【主编评语】通常，参考基因目录的生成涉及特定于样品的组装，基因预测以及基因条目的全数据集聚类，以减少冗余。但是，这种方法导致基因条目的物种分类学分辨率降低。这是由于高度相关但截然不同的基因的聚类以及缺乏高分辨率的分类学信息所致。大规模宏基因组学方法面临的一个具体挑战是将特定的16S rRNA基因序列与MAGs连接起来，这通常导致连接率较低。在这里，作者提出了一种综合的方法和相应的计算流程来构建整合的基因目录，从而显著改善了基因条目的物种分类学分辨率，并将基因链接到MAGs(宏基因组装配的基因组）和重建的全长16S rRNA基因。整合的小鼠肠道宏基因组目录（iMGMC）由298个可公开获得的新测序的宏基因组样本构建而成。此外，本文提出了一组另外的MAGs，它们是从898个宏基因组测序样品的单独单样品组装中获得的，与整合到iMGMC中的MAGs一起组成了1,296种细菌水平的细菌基因组。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

Cell子刊：从异质微生物测序数据中快速推断大规模生态网络中的直接相互作用

Cell Systems[IF:8.673]

① FlashWeave是一种基于大型异质微生物测序样本数据集中推断高分辨率直接相互作用的计算方法；② 基于灵活的概率图形模型框架，可扩展应用于50多万个样本的分析；③ 综合了环境和技术因素，调整特定潜在信号，经测试比较在运行速度和准确性方面都优于多种最新方法；④ 通过对69,818个可公开获得的人类肠道样本的交叉研究数据集的分析，推断出迄今为止最大最多样化的胃肠道微生物直接相互作用网络。

Rapid Inference of Direct Interactions in Large-Scale Ecological Networks from Heterogeneous Microbial Sequencing Data
2019-09-18, doi: 10.1016/j.cels.2019.08.002

【主编评语】目前，虚假关联和计算的复杂性阻碍了从跨研究宏基因组学数据推论生态网络。Tackmann等人介绍了FlashWeave，这是一种新颖的共现方法，可通过图形模型推断来预测可解释的微生物相互作用网络。FlashWeave具有高度可扩展性，可解决数据异质性。他们在广泛的基准测试中对各种综合和现实数据集验证了该方法。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

几丁质‑葡聚糖与肠道菌群的互作

Gut Microbes[IF:7.74]

① 视觉模拟评分法(VAS)、Bristol大便性状等显示健康志愿者（n=15）对3周CG的补充（4.5 g/天）耐受性良好；② CG诱导肠道微生物组成发生特异性变化，尤其是优杆菌属（Eubacterium）、多尔氏菌属（Dorea）、罗氏菌属（Roseburia）相对丰度显著增加；③ CG增加了粪便中细菌代谢产物，包括丁酸、异戊酸、己酸和牛痘酸，但粪便胆汁酸无明显变化；④ 研究揭示新的潜在细菌属和肠道菌群代谢物，表征了不溶性膳食纤维CG与肠道微生物之间的相互作用。

Metabolite profiling reveals the interaction of chitin-glucan with the gut microbiota
09-06, doi: 10.1080/19490976.2020.1810530

【主编评语】膳食纤维与肠道菌群的互作在很大程度上促进其生理效应，几丁质-葡聚糖（CG）可改善小鼠的肥胖相关的代谢紊乱，但其对人体肠道微生物群的影响尚未评估。Gut Microbes近期发表的文章，招募15名健康志愿者进行3周的CG补充研究，发现CG的耐受性良好，诱导肠道菌群发生特异性变化，并增加粪便中细菌代谢产物，揭示出几丁质-葡聚糖与肠道菌群之间的相互作用。（@爱的抉择）

感谢本期日报的创作者：szx，爱的抉择，mildbreeze，Jack Chen，波比，宇宙最酷Vera，段海蓉，陈彬林-广西妇幼保健院-营养科

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