国内团队多文聚焦，揭开菌群-药物互作的神秘面纱 | 热心肠日报
今天是第2263期日报。
赵文婧+牟相宇：菌群对抗癌药物的影响（综述）
EBioMedicine[IF:11.205]
① 肠道菌群通过免疫调节、微生物酶降解和药物代谢等机制调节抗癌药物的疗效和毒性及预后；② 脆弱拟杆菌、阿克曼氏菌等分别通过免疫调节增强奥沙利铂及免疫检查点抑制剂的药效，而具核梭杆菌等通过其潜在机制降低药效或增加毒性；③ 改善癌症治疗效果的潜在菌群调节策略包括：粪菌移植、益生菌、噬菌体以及饮食干预等；④ 目前面临的问题包括人体与动物模型的药效差异、标准流程的建立等，需进一步了解菌群、宿主反应和抗癌药物间的相互作用。
Effects of microbiota on anticancer drugs: Current knowledge and potential applications
08-04, doi: 10.1016/j.ebiom.2022.104197
【主编评语】肠道菌群通过免疫调节和微生物酶降解等机制在调节抗癌药物的功效和毒性方面发挥着关键作用。近日中山大学赵文婧、牟相宇团队在EBioMedicine发表综述，分析了目前关于肠道菌群、宿主反应和抗癌疗（包括细胞毒性化学疗法和靶向疗法）之间的相互作用，提供了几种菌群依赖的调节策略用以改善癌症治疗的效果，并提出了未来的临床和临床前研究所面临的问题。因此，菌群作为癌症治疗精准医学的靶标具有令人兴奋的前景。（@圆圈儿）
纪立农+李俊桦+钟焕姿等：降糖药与糖尿病肠道菌群间的双向互作
Diabetologia[IF:10.46]
① 100名2型糖尿病患者随机分两组，用阿卡波糖或维达列汀治疗6个月；② 两种药物引起了肠道菌群的药物特异性变化，以及共性变化（青春双歧杆菌增加，拟杆菌属和副拟杆菌属的5个菌种减少），阿卡波糖对菌群的影响更大；③ 纳入另一项独立试验表明，阿卡波糖治疗3和6个月时，微生物α多样性、物种和通路丰度的变化高度一致；④ 基线肠道菌群与治疗后（特别是维达列汀）的GLP-1反应相关，如PWY-6588途径（丙酮酸发酵生成丙酮）与GLP-1反应负相关。
Metagenomic analysis reveals crosstalk between gut microbiota and glucose-lowering drugs targeting the gastrointestinal tract in Chinese patients with type 2 diabetes: a 6 month, two-arm randomised trial
08-05, doi: 10.1007/s00125-022-05768-5
【主编评语】二甲双胍、阿卡波糖和小檗碱等口服降糖药具有改变肠道菌群组成或功能的作用，这些药物对菌群的影响是否存在一些共性？北京大学糖尿病中心纪立农、深圳华大生命科学研究院李俊桦和钟焕姿、首都医科大学李玉凤作为共同通讯作者，近期在Diabetologia发表了一项随机非盲双臂试验的研究结果，揭示了两种口服降糖药——阿卡波糖和维达列汀治疗对糖尿病患者肠道菌群的影响，包括一些共性的菌群反应。该研究进一步分析了基线肠道菌群与药物的肠道相关疗效（GLP-1分泌）的关联，或有助于糖尿病精准治疗的患者分层。（@mildbreeze）
乔建军等：系统解析基于群体感应的药物-微生物-疾病互作关系
Science China Life Sciences[IF:10.372]
① 开发一套工作流程，构建基于群体感应（QS）的药物-微生物-疾病（QS-DMD）数据库，包含8000多种药物、163种微生物和42种常见疾病的不同相互作用；② 通过靶向微生物QS受体，结合基于分子对接的虚拟筛选技术和体外实验验证，系统性地研究了微生物和8000多种药物之间的潜在相互作用；③ 构建基于QS的药物-受体互作网络，提出药物-受体-微生物-疾病联系的系统框架，并基于QS-DMD绘制一个聚合的循环互作网络，揭示QS在已知因果关系中的作用。
Quorum sensing-based interactions among drugs, microbes, and diseases
08-04, doi: 10.1007/s11427-021-2121-0
【主编评语】药物分子可能与肠道微生物的群体感应（QS）受体结合，影响微生物的QS调控，从而影响菌群的组成和功能。天津大学乔建军、李艳妮和中南大学郭菲与团队近期在Science China Life Sciences发表文章，建立了基于QS的药物-微生物-疾病（QS-DMD）数据库（http://www.qsdmd.lbci.net），系统性分析了微生物与药物间的相互作用，并构建了药物-QS受体-微生物-疾病的系统框架和互作网络。该研究为揭示药物-菌群互作以及研发靶向肠道微生物QS系统的药物提供了新资源。（@mildbreeze）
国内团队：工程菌细胞内外共同表达降解酶，有效改善小鼠苯丙酮尿症
Science China Life Sciences[IF:10.372]
① 构建基于大肠杆菌Nissle 1917的工程菌TYS8500，该菌株表达编码代谢苯丙氨酸（Phe）的苯丙氨酸解氨酶（PAL）作为胞内游离酶和细胞表面固定酶，实现在细菌细胞内外对Phe的同时降解；② 同时加强Phe转运、PAL催化的反式肉桂酸运输、释放的氨固定等途径加速Phe代谢；③ 苯丙酮尿症模型小鼠灌胃治疗发现，工程菌TYS8500可降低血液内Phe浓度约44.4%；④ 工程菌TYS8500在苯丙酮尿症治疗上有很大的临床潜力。
Expression of phenylalanine ammonia lyase as an intracellularly free and extracellularly cell surface-immobilized enzyme on a gut microbe as a live biotherapeutic for phenylketonuria
07-28, doi: 10.1007/s11427-021-2137-3
【主编评语】这是发表在Science China Life Sciences上的一份工作，由中国科学院分子植物科学卓越创新中心/中科院合成生物学重点实验室的杨晟、上海陶宇晟生物技术有限责任公司的蒋宇及其团队完成。他们通过冰核蛋白表面展示技术结合合成生物学方法，实现了大肠杆菌Nissle 1917胞内外共同表达苯丙氨酸解氨酶，并结合代谢途径的其他支流改造，实现了Phe的高效代谢，在苯丙酮尿症小鼠体内表现出良好疗效，比18年已发表的工程菌SYNB1618（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1089318389）有更强的降解能力。（@Johnson）
Nature子刊：让细菌利用汗液发电，为可穿戴设备供能
Nature Communications[IF:17.694]
① 利用微生物生物膜构造水蒸发发电单元（成本较低、工艺简单及发电性能优异），一个月内可维持稳定的0.45V电压和0.15µA电流输出；② 利用网状电极构造垂直薄膜器件，可扩展电力生产集成度；③ 微生物膜含大量两亲性官能团，可在盐溶液中正常工作，利用该特性结合生物膜器件以皮肤表面的汗液蒸发为能量源，可用于可穿戴设备的驱动；④ 比较干燥和湿润皮肤上设备供电情况，发现不出汗皮肤也会产生电输出，表明低水平水分分泌足以驱动水电输出。
Microbial biofilms for electricity generation from water evaporation and power to wearables
07-28, doi: 10.1038/s41467-022-32105-6
【主编评语】随着化石燃料日渐消耗，寻找可持续、无污染的绿色能源迫在眉睫，利用水自然蒸发发电是一种有希望的能量来源，同时使用生物材料可以降低成本、有效减少相关生产废物。近日，马萨诸塞大学研究人员在Nature Communication发表最新研究，用微生物的生物膜实现了从蒸发的水中长期连续发电，是一种低成本、易加工且功率密度和稳定性较好的水蒸发发电方案，且该技术可利用皮肤表面的汗液蒸发为能量源，用于可穿戴设备的驱动。总之，该研究为未来用于可穿戴电子设备持续供电提供了新选择，值得相关人员关注。（@九卿臣）
Nature子刊：绘制哺乳动物肠道和实质器官的病毒生物地理图谱
Nature Microbiology[IF:30.964]
① 宏基因组分析家猪和恒河猴的胃肠腔及粘膜和实质器官（肝、肺和脾脏）的病毒组；② 两种哺乳动物大肠腔中的噬菌体（有尾噬菌体纲、微小噬菌体科等）载量和多样性最高，而粘膜中病毒载量较低、真核病毒（星状病毒科、杯状病毒科、细小病毒科）比例较高；③ 实质器官中除一些真核病毒外，还含有来自肠道的噬菌体；④ 胃肠道病毒组具有空间和物种特异性，其近端和粘膜特异性的病毒在远端结肠中显著降低，而某些病毒和噬菌体在近远端均普遍存在。
Viral biogeography of the mammalian gut and parenchymal organs
08-02, doi: 10.1038/s41564-022-01178-w
【主编评语】哺乳动物病毒组与健康和疾病有关，但目前关于其沿哺乳动物胃肠道和其他器官的横纵轴结构如何分布，这方面的研究知之甚少。近日发表在Nature Microbiology上的这篇文章，通过宏基因组对家猪和恒河猴这两种代表性哺乳动物的胃肠道、实质器官的病毒进行了全面的生物地理分析，绘制出详尽的哺乳动物肠道和实质器官的病毒生物地理图谱，并发现胃肠道病毒组具有高度的空间和物种特异性，为未来研究哺乳动物肠道病毒组提供了重要的资源。（@圆圈儿）
Nature子刊：一文读懂胆汁酸研究进展（综述）
Nature Metabolism[IF:19.865]
① 胆汁酸（BAs）是两亲性类固醇分子，它的产物和多样性受宿主和微生物代谢的共同调控；② BA受体TGR5和FXR通过作用多个器官（下丘脑、肝、肠、白脂、棕脂等）来协调BA介导的全身代谢反应；③ BAs是能量稳态的外周和中枢调节因子，BA池大小和组成、或其生物学作用的改变，可能会使平衡向肥胖偏移；④ 通过改变饮食、运动、冷暴露、抗生素、益生菌或粪便移植可改变肠道菌群，影响外周BA池的大小和组成，从而调节能量稳态。
Metabolic Messengers: bile acids
03-25, doi: 10.1038/s42255-022-00559-z
【主编评语】胆汁酸（BAs）是胆汁的主要成分，它是两亲性类固醇分子，能够到达宿主多个器官进而调控代谢功能。近日，瑞士洛桑联邦理工学院研究人员在Nature Metabolism发表最新综述，详细的论述了BAs通过激活BA受体FXR和TGR5，调节机体的生理代谢反应的研究进展。此外，BA含量或者相关信号通路改变与肥胖、2型糖尿病、非酒精性脂肪肝、动脉粥样硬化等多种疾病密切相关。文中还指出可通过饮食、运动、益生菌或粪便移植等策略调控肠道菌群，影响外周BA池的大小和组成，进而有效调节能量稳态，值得相关人员精读。（@九卿臣）
炎症驱动的菌群改变，导致易感艰难梭菌
mBio[IF:7.786]
① 肝螺杆菌感染IL-10 -/-小鼠产生肠道炎症并对艰难梭菌定植易感，抗p40单克隆抗体可抑制炎症并消除艰难梭菌易感性；② 16S扩增子揭示艰难梭菌易感性改变伴随菌群结构变化；③ 粪菌移植证明艰难梭菌易感性由菌群驱动；④ 建立随机森林模型以预测菌群结构对应的艰难梭菌易感性，毛螺菌科和紫单胞菌科OTUs在不易感组显著富集，肠杆菌科、乳杆菌属和丹毒丝菌科OTUs在易感组显著富集；⑤ 该研究揭示了炎症性肠病背景下的宿主-菌群-艰难梭菌互作机制。
Intestinal Inflammation Reversibly Alters the Microbiota to Drive Susceptibility to Clostridioides difficile Colonization in a Mouse Model of Colitis
07-28, doi: 10.1128/mbio.01904-22
【主编评语】这是发表在mBio上的一份工作，作者通过肝螺杆菌感染IL-10敲除小鼠的结肠炎模型，证明了在非抗生素扰动的背景下，肠道炎症也会介导菌群结构变化，从而使宿主对艰难梭菌的易感性发生变化。这种肠道炎症介导的菌群结构变化，以及由此产生的艰难梭菌易感性都是可逆的，在经历了抗p40蛋白单克隆抗体治疗后，炎症消除，菌群结构恢复，并且再次获得对艰难梭菌的定植抗性。这份工作揭示了炎症性肠病背景下的宿主-菌群-艰难梭菌互作机制，为炎症性肠病患者艰难梭菌感染的防治提供了理论基础。（@Johnson）
质子泵抑制剂诱导肠道菌群失调，增加艰难梭菌感染患者的死亡率
Microbiology spectrum[IF:9.043]
① 纳入306例疑似CDI的连续腹泻患者，通过tcdB基因检测确诊240例CDI，180天内死亡91例；② PPI使用与CDI患者较高的死亡率相关，且PPI使用时长与死亡率呈正相关；③ PPI使用可诱导CDI患者的肠道菌群失调，与普氏菌及活泼瘤胃球菌的相对丰度呈负相关，与吉氏拟杆菌及艰难梭菌的相对丰度呈正相关；④ PPI诱导的肠道菌群改变与CDI患者较高的死亡率相关；⑤ CDI患者死亡相关的肠道菌群失调与PPI使用时长相关。
Proton Pump Inhibitor-Induced Gut Dysbiosis Increases Mortality Rates for Patients with Clostridioides difficile Infection
07-06, doi: 10.1128/spectrum.00486-22
【主编评语】Microbiology spectrum上发表的一项最新研究结果，在240名艰难梭菌感染（CDI）患者中发现，质子泵抑制剂（PPI）的使用与较高的死亡率相关，这种关联可能是由PPI诱导的肠道菌群失调所介导的。（@aluba）
感谢本期日报的创作者：圆滑的铁勺，RZN，一只赵崽儿呀，白蓝木，九卿臣，Zzz，赵静