华东理工Cell子刊：用智能工程菌诊疗IBD | 热心肠日报

今天是第2402期日报。

国内团队Cell子刊：新型智能工程菌i-ROBOT或可用于IBD诊疗

Cell Host and Microbe[IF:31.316]

① 以大肠杆菌Nissle 1917作为底盘，构建智能工程菌i-ROBOT，用于IBD的无创诊断和治疗；② i-ROBOT能灵敏地感知炎症标志物硫代硫酸盐，并产生实时信号（表达sfGFP）和可遗传信号（由碱基编辑系统生成的细菌基因组DNA序列改变和LacZ表达），从而可通过荧光检测、测序和显色反应来监测和记录肠内炎症；③ i-ROBOT还可根据硫代硫酸盐水平，释放免疫调节蛋白AvCystatin以改善炎症；④ 在DSS结肠炎小鼠模型中证实了i-ROBOT的诊断和治疗作用。

Biomarker-responsive engineered probiotic diagnoses, records, and ameliorates inflammatory bowel disease in mice
12-27, doi: 10.1016/j.chom.2022.12.004

【主编评语】基于益生菌的工程菌在疾病诊断和治疗方面很有潜力。华东理工大学叶邦策和周英团队，在Cell Host and Microbe发表最新研究，构建了一种可用于诊断、记录和缓解炎症性肠病（IBD）的智能工程益生菌i-ROBOT。i-ROBOT整合了荧光报告、碱基编辑系统和药物分泌3个核心模块，不仅能实时反映IBD炎症情况并根据炎症水平释放治疗恩子，还能将炎症信息记录到其基因组中。总之，i-ROBOT为IBD和其他肠道疾病提供了一个有前景的诊疗平台。（@mildbreeze）

Nature子刊：利用肠道共生菌介导的RNAi，研究蜜蜂功能基因组学

Nature Protocols[IF:17.021]

① 开发利用共生体介导的RNAi抑制蜜蜂基因表达的方法FUGUES，以研究基因和表型间的联系；② 改造蜜蜂肠道共生菌Snodgrassella alvi，诱导宿主RNAi反应，减少目标基因表达；③ 在大肠杆菌中克隆dsRNA质粒并转移至S. alvi，并将工程菌S. alvi定植于成年工蜂；④ 通过qRT-PCR验证基因敲低，并进一步评估感兴趣的蜜蜂表型；⑤ 定植5天后，蜜蜂体内目标基因表达可减少50-75%；⑥ 具有微生物学和分子克隆技能的蜜蜂研究人员可在4周内完成此方法。

Honey bee functional genomics using symbiont-mediated RNAi
12-02, doi: 10.1038/s41596-022-00778-4

【主编评语】目前蜜蜂功能基因组学研究主要是利用双链RNA(dsRNA) 注射或喂养来诱导RNAi介导的目标基因敲低，dsRNA注射既费力又有害，而dsRNA喂养价格昂贵，因此急需开发新的方法研究蜜蜂功能基因组学。近日，发表在Nature Protocols上的这篇文章，利用蜜蜂肠道细菌介导的RNAi方法可稳健、持久和系统地抑制蜜蜂基因的表达，本研究为未来研究其他昆虫和动物物种提供了新思路。（@圆圈儿）

吴清平+丁郁：植物乳杆菌或参与宿主抗氧化以促进长寿

NPJ Biofilms and Microbiomes[IF:8.462]

① 纳入世界长寿之乡中国蕉岭247名不同年龄段人群，进行宏基因组和16S扩增子测序，以及临床指标收集；② 老年组α多样性显著高于年轻组，菌群结构出现差异，其中异生素代谢、氧化还原酶及潜在益生菌丰度增加；③ 靶向分离与年龄相关的肠菌，共获得2055个菌株，体外抗氧化活性筛选获得了抗氧化活性最高的植物乳杆菌124；④ 给小鼠灌胃124后，菌群结构功能发生变化，且124的代谢物L-抗坏血酸可直接参与体内抗氧化反应，以维持宿主健康。

Gut microbiota as an antioxidant system in centenarians associated with high antioxidant activities of gut-resident Lactobacillus
12-24, doi: 10.1038/s41522-022-00366-0

【主编评语】这是发表在NPJ Biofilms and Microbiomes的一篇文章，由广东省微生物所的吴清平院士和暨南大学的丁郁及其团队完成。作者纳入不同年龄段的247名人群，结合宏基因组和16S扩增子对其菌群进行了研究。其中老年组（120岁、81-100岁、61-80岁）相较年轻组（0-20岁、21-40岁、41-60岁）组表现出更高的α多样性、异生素代谢、氧化还原酶及潜在益生菌丰度，这些菌群变化与临床健康指标也存在相关关系。通过靶向筛选并分离肠道共生菌，共获得了2055个菌株，体外抗氧化活性筛选获得了一株活性最高的植物乳杆菌LP124,。通过全基因组测序发现该菌具有大量氧化还原酶基因，小鼠定植124后表现出菌群结构和功能的变化，并且缓解肝脏和肾脏氧化应激，同时对肠道屏障也具备改善作用。血清代谢组揭示LP124通过分泌L-抗坏血酸来参与体内抗氧化过程。（@Johnson）

Cell子刊：无创、实时观测活体小鼠的肠道菌群变化

Cell Chemical Biology[IF:9.039]

① 本研究描述一种基于细菌细胞壁特异性代谢标记的共生菌非侵入性成像技术，使用近红外(NIR)荧光呈现活体小鼠肠道菌群；② 细菌细胞壁独特化学成分和动态重塑使其成为设计具有高特异性代谢分子显像剂的理想靶点；③ 利用肽聚糖的合成类似物表面标记，使NIR荧光团在体内利用点击化学选择性安装，实现活体肠道菌群成像，且能够随时间变化成像；④ 重塑和/或细菌生长动力学间差异与代谢结合的细菌类型有关；⑤ 粪菌移植能够增加无菌小鼠的荧光。

Real-time non-invasive fluorescence imaging of gut commensal bacteria to detect dynamic changes in the microbiome of live mice
12-15, doi: 10.1016/j.chembiol.2022.11.010

【主编评语】Cell Chemical Biology近期发表的文章，描述了基于合成肽聚糖前体的特异性结合而设计的一种近红外成像策略，从而对小鼠肠道菌群进行活体成像。（@章台柳）

Nature Reviews：生命早期的肠道和菌群如何影响环境性肠功能障碍（综述）

Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology[IF:73.082]

① 营养不良具有显著代际性，孕产妇和新生儿体质指标是儿童发育关键预测指标，而生命前1000天是其发育的关键窗口；② 环境肠功能障碍（EED）体现有肠炎、屏障通透性增加和吸收能力降低；③ EED患者肠道菌群紊乱，动物模型显示营养吸收和免疫调节是导致EED发生的潜在机制；④ 婴儿肠道菌主要从母体继承，因此母体微生物、母乳和表观遗传学与婴儿的营养密切相关；⑤ 早期肠道菌群塑造宿主免疫系统，对机体生存、生长和认知发育具有潜在影响。

Environmental enteric dysfunction: gut and microbiota adaptation in pregnancy and infancy
12-16, doi: 10.1038/s41575-022-00714-7

【主编评语】在低收入和中等收入国家，产妇发育迟缓是低体重新生儿出生和随后儿童发育迟缓的一个危险因素。而这种营养不良的代际恶性循环导致这些地区儿童的生长和发育迟缓的严重后果，其中一种相关健康问题是环境性肠功能障碍（EED）)。EED，或称为“贫困肠道”，是一种小肠隐窝-绒毛结构紊乱、黏膜和全身炎症、吸收不良和肠道屏障功能障碍的亚临床疾病，而导致其发生的主要原因有粮食不安全、饮食质量差、环境卫生和个人卫生不足等多种因素。由于该疾病的主要影响人群为儿童，且全球受累人数众多，因此该疾病也受到越来越多的关注。近期一篇发表在Nature综述系列期刊，Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology的文章详细讨论了目前对EED的认识，重点关注了新生命从开始到出生后2岁这1000天的关键时期内，包括母亲与新生儿两者肠道与微生物群相互适应的过程与EED发生之间的潜在关系，对EED机制的深入探索和防治提出新的看法和思路。（@Zhonghua）

肠道菌群在重症监护中的核心作用（综述）

Critical Care[IF:19.334]

① 常规抗生素治疗和其他环境因素会导致肠道生态失调，危重患者的肠道菌群(GM)受损，病原菌增加；② GM通过肠脑轴、肠心轴等，与身体其他器官建立联系；③ 这些联系可由肠道代谢物（如短链脂肪酸和胆汁酸）、神经递质、激素、白细胞介素和毒素等介导；④ 这些联系一旦被破坏，就会引发多种疾病及并发症；⑤ 临床可采用辅助策略（如营养、益生菌、益生元等）调节 ICU 患者GM恢复肠道菌群稳态，改善对感染、创伤性脑损伤、心脏衰竭等的治疗管理。

The central role of the gut in intensive care
12-07, doi: 10.1186/s13054-022-04259-8

【主编评语】研究证据表明，危重病人的肠道微生物组发生了变化，此时的肠道菌群称为病原菌群，病原菌群组成是导致临床并发症的主要原因之一。Critical Care发表的综述文章，总结并概述了通过干预肠道菌监管管理危重病人的潜在策略。靶向肠道细菌有可能保护或恢复屏障的完整性，这将改善对ICU患者的器官功能障碍的管理。（@NL）

肝螺旋杆菌或可诱发帕金森病

Molecular Psychiatry[IF:13.437]

① 鱼藤酮处理的α-突触核蛋白基因（SNCA）转基因帕金森病（PD）小鼠的肠道中肝螺杆菌高度富集，从而会激活天冬酰胺内肽酶（AEP）促进PD病理和运动障碍；② 与SNCA/AEP KO小鼠相比，DSS处理能够显著提高SNCA Tg（对照）小鼠肝螺杆菌水平；③ DSS可激活AEP，裂解α-突触核蛋白N103并促进其聚集，加速多巴胺能神经元损伤和运动障碍；④ PD粪菌移植或在抗生素预处理的SCNA小鼠中使用活肝螺杆菌，可引起PD病理和运动障碍，且AEP不可或缺。

Helicobacter hepaticus augmentation triggers Dopaminergic degeneration and motor disorders in mice with Parkinson’s disease
12-21, doi: 10.1038/s41380-022-01910-2

【主编评语】肠道菌群失调可导致帕金森病（PD）的发病机制，然而肠道菌群中的哪些细菌驱动PD发病尚不清楚。近日，发表在Molecular Psychiatry上的这篇文章，发现PD患者肠道菌群中肝螺杆菌富集，其可通过激活天冬酰胺内肽酶促进PD病理和运动损伤。（@圆圈儿）

生命早期发育关键节点的菌群破坏如何影响机体？

Brain Behavior and Immunity[IF:19.227]

① 小鼠产后、断奶前或断奶后使用广谱抗生素混合物破坏菌群；② 早期的菌群破坏对发育中盲肠菌群的结构和功能具有持久影响，尤其是断奶期间；③ 早期的菌群破坏选择性地改变循环免疫细胞，并改变青春期的神经生理学：包括改变前额叶皮层的髓磷脂相关基因表达和基底外侧杏仁核的小胶质细胞形态；④ 菌群破坏影响青春期和成年期焦虑相关行为，且具有性别和时间依赖性；⑤ 菌群破坏对社会行为影响有限，对抑郁样行为、短期工作或认知记忆无显著影响。

Critical Windows of Early-life Microbiota Disruption on Behaviour, Neuroimmune Function, and Neurodevelopment
12-16, doi: 10.1016/j.bbi.2022.12.008

【主编评语】许多研究强调了早期肠道微生物群的重要性及其在调节神经发育和行为中的作用。流行病学研究表明，早期接触抗生素会增加个体患免疫和代谢疾病的风险。此外，临床前研究表明，长期使用抗生素诱导的早期菌群破坏可能对生理、大脑功能和行为产生持久影响。Brain Behavior and Immunity近期发表的文章，在小鼠产后（P2-9）、断奶前（P12-18）或断奶后（P21-27），使用广谱抗生素混合物（氨苄青霉素、庆大霉素、万古霉素和亚胺培南），评估关键发育节点的菌群破坏对小鼠后期生理和行为的影响。（@章台柳）

肠道黏蛋白：CTXφ驱动的霍乱弧菌毒性的抑制剂？

EMBO Journal[IF:14.012]

① 霍乱弧菌的致病性多归因于CTXφ噬菌体的产毒转化，它编码霍乱毒素并使用毒素共调节菌毛（TCP）作为受体；② 黏蛋白O-聚糖通过干扰TcpP/ToxR/ToxT毒力通路，阻断CTXφ的毒力转化，抑制相关毒力因子包括TCP和霍乱毒素表达；③ 化学从头合成单个黏蛋白聚糖结构与霍乱弧菌进行孵育，测定CTXφ相关毒力基因的表达，发现核心2型O-聚糖结构可使霍乱弧菌毒力衰减；④ 黏液中蕴藏丰富的生化信息和调节能力，可能会抑制CTXφ介导的霍乱弧菌的致病性。

Host-derived O-glycans inhibit toxigenic conversion by a virulence-encoding phage in Vibrio cholerae
12-12, doi: 10.15252/embj.2022111562

【主编评语】众所周知，CTXφ噬菌体在霍乱弧菌感染中起着重要的作用。但在肠道黏膜中，微环境信号因子如何调节CTXφ驱动的毒力转换和相关毒力因子表达尚不明确。EMBO Journal最新发表的文章对此进行了阐述。（@好雨）

人类肠道菌群宏分泌蛋白组的系统分析

mSystems[IF:7.324]

① 开发计算机综合流程并应用于人类相关宏基因组-组装基因组的综合目录，对肠道细菌宏分泌蛋白质组进行分析、预测，并绘制其空间分布；② 鉴别出大量、多样的碳水化合物活性酶家族，分析其系统发育分布，发现该类分泌蛋白在拟杆菌和疣微菌门富集；③ 通过将分泌蛋白映射到已知的人肠道活检样本宏基因组数据，明确了常驻菌群分泌的糖苷酶的区域分布及区室的功能特化；④ 生成了人类肠道细菌分泌蛋白最全面的列表，为微生物组研究提供有用资源。

Characterization and Spatial Mapping of the Human Gut Metasecretome
12-05, doi: 10.1128/msystems.00717-22

【主编评语】mSystems最新发表的文章，对人肠道宏分泌蛋白组进行了特征描述，为肠道微生物组研究提供更丰富的数据资源。（@好雨）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，accepted，Zzz，阿童木，拍了花宝贝，章台柳，Sunflower

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