《自然·医学》背靠背：深度解析粪菌移植中的菌群动态 | 热心肠日报

今天是第2303期日报。

Nature子刊：受体而非供体决定粪菌移植后的菌群混居共存？

Nature Medicine[IF:87.241]

① 分析316个FMT临床和宏基因组学数据，组装获得47548个MAG（归属1089个物种），发现受体而非供体可能决定移植后菌群“混居”状态；② 供体菌株定殖和受体菌株恢复大多独立于临床结果，使用LASSO回归模型可准确预测；③ 菌群结构和多样性，供体-受体菌群互补性影响FMT的复原力、共存和定植；④ FMT临床成功与供体菌株的定植、受体菌种置换或疾病适应症的特定功能恢复无关；⑤ 将生态学框架应用到该结果中，可为开发更有效的微生物组疗法提供指导。

Drivers and determinants of strain dynamics following fecal microbiota transplantation
09-15, doi: 10.1038/s41591-022-01913-0

【主编评语】粪菌移植（FMT）已成为治疗胃肠道相关疾病一种较常见的干预手段，通过转移健康供体的肠道菌群和肠腔内容物，重建受体的肠道菌群生态，达到治疗目的。有观点提出 “超级供体”假说，认为好的供体如同“万能药”，但真的是这样吗？近日欧洲分子生物学实验室Peer Bork在Nature Medicine发表最新研究，通过分析316个FMT临床和宏基因组学数据，发现可能是受体而非供体决定粪菌移植后菌群“混居”状态。深入研究后没有找到强有力证据表明任何菌株天生比其他菌株更具侵略性/复原力。相反，菌群结构和多样性，供体-受体菌群互补性决定了粪菌移植的复原力、共存和定植。该研究的发现一定程度打破了“超级供体”假说，未来还需要更深入探究肠道中真菌、噬菌体等其他微生物在FMT扮演的角色，以便提供更权威的证据。（@九卿臣）

Nature子刊：揭示影响菌株植入的潜在因素，优化粪菌移植供受体匹配

Nature Medicine[IF:87.241]

① 纳入24项研究、8种疾病的226组FMT粪便宏基因组数据（供体菌群、FMT前和后的受体菌群）；② 总体上，供体菌株植入率较高与治疗成功可能性较大相关；③ 结合多种移植途径（口服胶囊+结肠镜）、受体FMT前接受抗生素治疗和患有传染性疾病，与菌株植入率增高相关；④ 菌株植入率还与其种类和表型有关，总体上拟杆菌门和放线菌门物种的植入率高于厚壁菌门；⑤ 建立机器学习模型，可预测FMT后的受体菌群组成，并选择最可能定向塑造受体菌群的供体。

Variability of strain engraftment and predictability of microbiome composition after fecal microbiota transplantation across different diseases
09-15, doi: 10.1038/s41591-022-01964-3

【主编评语】粪菌移植（FMT）在治疗菌群相关疾病方面具有潜力，但目前人们对FMT后微生物植入（engraftment）的规律尚缺乏全面的理解，这是限制FMT应用的一大障碍。Nature Medicine近期发表的这项研究，通过对24项研究的供受体菌群数据进行荟萃分析，分析了供体菌株植入率与疗效的关系，揭示了可能影响菌株植入率的潜在临床和微生物因素，并建立可预测FMT后菌株植入情况的机器学习模型，或能用于优化FMT的供受体匹配。（@mildbreeze）

生活环境显著影响粪菌移植后小鼠的生理病理表型

Gut[IF:31.793]

① 小鼠接受高脂高糖（HFHS）或HFHS+蔓越莓原花青素（PAC）饲喂供体粪菌移植（FMT）后在SPF或无菌（GF）条件下饲养；② HFHS-PAC供体小鼠增重减少，菌群组成改变，但能量平衡不变；③ 两种居住条件下的FMT-HFHS-PAC小鼠体重不变，但肝脏出现相反表型；④ GF条件下FMT-HFHS-PAC小鼠肝重和甘油三酯积累下降，SPF条件下小鼠肝脂肪变性加剧；⑤ 前者Tuzzerella、Erysipelatoclostridium等菌属富集，且二者肝脏参数均与肠道菌群、代谢显著相关。

Gnotobiotic mice housing conditions critically influence the phenotype associated with transfer of faecal microbiota in a context of obesity
09-02, doi: 10.1136/gutjnl-2021-326475

【主编评语】无菌（GF）小鼠粪菌移植（FMT）是研究肠道菌群在代谢疾病中因果作用的重要手段。但FMT后的环境对菌群的定植和宿主的影响尚不清楚。Gut最近发表的文章对此进行了探究。（@好雨）

司同+陈永灿等：菌株高通量质谱筛选方法（综述）

Current Opinion in Biotechnology[IF:10.279]

① 质谱 (MS) 是一种无标记模式（灵敏度高、特异性好），提高MS分析通量关键是省略色谱分离步骤，微生物样品可通过自动进样器、超声波、微流控等手段进入仪器；② 筛选菌株库常用检测方法有MALDI MS、ESI MS和微流控 MS等；③ 培养基成分复杂、细胞代谢会导致除目标物外其他物质变化、流动注射前需将发酵液中液体和细胞分离等因素制约MS测定效果；④ 先基于表面MS筛选琼脂菌落或液滴培养物，再使用机器人清理微孔板培养物进行精确ESI MS分析。

Towards one sample per second for mass spectrometric screening of engineered microbial strains
04-27, doi: 10.1016/j.copbio.2022.102725

【主编评语】尽管质谱分析具有高灵敏度、高特异性、无标记等优点，但传统色谱-质谱方法通量低、周期长、无法满足菌株快速筛选的需求。近日，中国科学院深圳先进技术研究院陈永灿、司同及团队在Current Opinion in Biotechnology发表最新综述，聚焦工程菌株的高通量质谱筛选方法，从微生物培养体系、自动化样品制备、高通量质谱仪器、菌株开发应用等多方面系统阐述，并对关键挑战和未来趋势进行了展望，值得关注。（@九卿臣）

Cell子刊：大豆蛋白饮食通过肠道菌群增加艰难梭菌感染的易感性

Cell Reports[IF:9.995]

① 艰难梭菌感染（CDI）易感性受饮食显着影响；② 与酪蛋白相比，大豆蛋白饮食可加剧CDI症状；③ 与酪蛋白相比，进食大豆蛋白提高小鼠肠道中氨基酸水平，增加乳酸杆菌属的相对丰度，且加快艰难梭菌在肠道中生长；④ 从小鼠粪便中分离得到的鼠乳杆菌（L. murinus）更倾向于利用大豆蛋白（而非酪蛋白）产生氨基酸，该过程依赖其细胞壁蛋白酶PrtP，进而提高肠道氨基酸水平，并导致宿主对艰难梭菌易感。

Dietary-protein sources modulate host susceptibility to Clostridioides difficile infection through the gut microbiota
09-13, doi: 10.1016/j.celrep.2022.111332

【主编评语】艰难梭菌在全球范围内引起医院内抗生素相关性腹泻，其易感性受肠道菌群调控，肠道菌群又受到饮食的影响。然而，饮食、肠道菌群和艰难梭菌感染三者之间的关系仍不清楚。Cell Reports最新研究表明，大豆蛋白饮食提高肠道氨基酸水平和乳酸杆菌属的相对丰度，进而增加艰难梭菌感染的易感性，揭示膳食蛋白质与肠道菌群之间的相互作用是影响艰难梭菌感染易感性的关键因素。（@RZN）

陈裕明+郑钜圣：雌马酚通过肠道菌群和酰基肉碱代谢物缓解肥胖

American Journal of Clinical Nutrition[IF:8.472]

① 纳入2958名中国成人（平均60.6岁，2011名女性），中位随访6.6年；② 尿液中雌马酚与体重指数、脂肪量和血清甘油三酯呈负相关，且雌马酚生产者（EP）与非EP相比有更低的肥胖风险；③ 与非EP组相比，EP组具有更高的菌群物种丰度，且肠道菌群β-多样性差异显著，其中另枝菌属senegalensis和灵巧粪球菌丰度较高，活泼瘤胃球菌丰度较低；④ 在7种粪便酰基肉碱代谢物中，棕榈酰肉碱、油酰肉碱C18:1和硬脂酰肉碱与EP呈负相关，与肥胖呈正相关。

Gut microbiota and acylcarnitine metabolites connect the beneficial association between equol and adiposity in adults: a prospective cohort study
09-12, doi: 10.1093/ajcn/nqac252

【主编评语】雌马酚是大豆苷元的代谢物，具有较好的生物利用度、雌激素受体亲和力和较长的半衰期，但其对肥胖的有益作用仍然未知。近期西湖大学生命科学学院郑钜圣和中山大学公共卫生学院陈裕明作为共同通讯作者在American Journal of Clinical Nutrition发表的一项前瞻性队列研究表明，雌马酚和成人肥胖之间的有益联系依赖于肠道菌群和酰基肉碱代谢物，为解释饮食和肥胖之间的相互作用提供了重要证据。（@RZN）

健康肥胖vs糖尿病肥胖，酵母β-葡聚糖对菌群的差异化影响

Molecular Nutrition and Food Research[IF:6.575]

① 采用肥胖健康者（OBH）、肥胖2型糖尿病患者（OBD）肠道菌群构建人源化小鼠模型；② 发现相较OBH小鼠，高脂饮食（HFD）加重OBD小鼠胰岛素抵抗、葡萄糖不耐受和肝脏甘油三酯代谢失调，酵母β-葡聚糖添加缓解相应症状；③ β-葡聚糖使OBD菌群向OBH转变，对OBD和OBH菌群产生不同影响，无论有无HFD，其对特定细菌类群的影响在OBH小鼠中更稳定；④ β-葡聚糖可部分缓解HFD诱导的OBD小鼠肝脏线粒体功能障碍、扰乱氧化磷酸化和蛋白合成减少。

Yeast β-glucan Improves Insulin Sensitivity and Hepatic Lipid Metabolism in Mice Humanized with Obese Type 2 Diabetic Gut Microbiota
08-29, doi: 10.1002/mnfr.202100819

【主编评语】肠道微生物群的改变与肥胖和2型糖尿病相关。而酵母β-葡聚糖或可通过影响葡萄糖、脂质和胆固醇的稳态，调节动物先天免疫、免疫代谢。Molecular Nutrition and Food Research最新发表的文章研究了酵母β-葡聚糖是否与肥胖健康者和肥胖2型糖尿病患者的肠道菌群发生差异化互作，通过肝肠循环影响宿主代谢健康。（@好雨）

Nature子刊：水平基因转移或可促进菌群的功能稳定性

Nature Chemical Biology[IF:16.174]

① 简单菌群中（两物种间传递一个可移动基因），当基因转移速率加快，其丰度对菌群结构变化不再敏感；② 复杂菌群中，质粒丰度稳定性与基因速率正相关，当基因转移较快时，不同菌群质粒丰度趋于稳定，表现出强烈结构-功能去偶联现象；③ 利用不同大肠杆菌构建了6个合成菌群，引入13个携带抗生素耐药基因的质粒，发现传递效率高的质粒稳定性更高；④ 菌群中质粒携带耐药基因的相对丰度也显示高稳定性，说明水平基因转移可促进菌群稳定群落功能。

Horizontal gene transfer enables programmable gene stability in synthetic microbiota
09-01, doi: 10.1038/s41589-022-01114-3

【主编评语】传统观点认为种群功能由其物种结构决定，但在一些微生物群落中，尽管物种会发生显著的波动，但整体功能却较为稳定。近日，杜克大学游凌冲及团队在Nature Chemical Biology发表最新研究，通过构建简单/复杂的群落，发现当基因转移速率加快，基因丰度对菌群结构的变化不再敏感。进一步通过构建含不同大肠杆菌的合成菌群，发现水平基因转移具有稳定群落功能的能力。总之，该研究为未来通过降低基因转移速率抑制致病性性状，设计更有效的治疗策略提供了新思路。（@九卿臣）

什么是微生物组育种？如何研究？（综述）

Trends in Microbiology[IF:18.23]

① 微生物组育种是一种通过人工选择塑造微生物组遗传组成从而使宿主受益的新技术；② 微生物组育种需要足够的传播保真度，成功的微生物组育种方法可以优化微生物组的稳定性和传播性；③ 影响宿主性状（如健康）的微生物组编码遗传因子，以不同程度的保真度在宿主间传播，需要新方法对微生物编码遗传因子的传播梯度进行建模；④ 微生物组育种通过利用可移植的、微生物组编码的遗传效应改善宿主性状，可应用于农业、医学和微生物工程。

Microbiome breeding: conceptual and practical issues
05-17, doi: 10.1016/j.tim.2022.04.003

【主编评语】微生物组育种是一种新的人工选择技术，旨在改变微生物组的遗传组成，以对植物或动物宿主产生益处。Trends in Microbiology发表的这篇综述，介绍了微生物组育种涉及的主要概念和原理，探讨了如何优化微生物组育种以及开展相关研究的方法框架。（@mildbreeze）

感谢本期日报的创作者：拍了花宝贝，好雨，accepted，芥末，MD，九卿臣，Cathy

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