王军军 赵江潮 魏泓携手突破：全肠菌群移植更精准 | 热心肠日报
今天是第1648期日报。
王军军+赵江潮+魏泓：全肠菌群移植或比粪菌移植更精准
Microbiome[IF:11.607]
① 将猪不同肠段的菌群移植给无菌小鼠，发现特定肠段的供体菌群及其功能，倾向于定植在受体的对应肠段内；② 如：供体小肠中的变形菌、乳杆菌和蓝细菌易在受体小肠中定植，供体大肠中降解碳水化合物的厌氧菌易定植在受体大肠内；③ 对比粪菌移植（FMT）和全肠菌群移植（WIMT）发现，FMT主要转移了大肠菌群，小肠微生物定植极少，而WIMT更有助于供体小肠菌群及其功能植入到受体小肠中；④ 且WIMT更能促进受体小肠上皮形态发育、减少系统性炎症应答。
Spatial heterogeneity of bacterial colonization across different gut segments following inter-species microbiota transplantation
11-18, doi: 10.1186/s40168-020-00917-7
【主编评语】肠道菌群在整个肠道中的分布呈现明显的区室化特征，即不同肠段有不同的菌群组成和功能。近年研究已经表明，粪便菌群一定程度上能代表大肠肠腔内的菌群，而与其它肠段（如小肠）的菌群有明显差别，因此目前的常规粪菌移植（FMT）可能仅对大肠菌群有明显的干预作用，而对有潜在重要生理功能的小肠菌群可能影响甚微。Microbiome最新发表了来自中国农业大学王军军、华中农业大学魏泓和美国阿肯色大学赵江潮与团队的研究，首次证明了不同肠段的菌群定植具有区域特异性，即源于大肠的菌群易定植于大肠，而小肠的菌群易定植于小肠。该研究进一步对比分析了FMT和全肠菌群移植（WIMT，空肠、回肠、盲肠和结肠的菌群组合）在塑造无菌小鼠特定肠段菌群方面的差异，表明WIMT更有助于小肠菌群的植入。因此，WIMT或能作为FMT的替代方法，对整个肠道不同区域的菌群进行更为精准和靶向性的干预。（@mildbreeze）
Cell：肠道菌群如何帮助抗病毒？哈佛专家揭新机制
Cell[IF:38.637]
① 共生菌群通过IFN-β调节宿主的干扰素刺激基因（ISG）表达，无菌小鼠或抗生素处理小鼠的脾脏及肠系膜淋巴结中ISG表达降低；② 脆弱拟杆菌等拟杆菌门细菌的外膜糖脂可通过TLR4-TRIF信号通路，激活结肠固有层中的树突细胞；③ 活化的树突细胞分泌IFN-β以诱导局部及全身的ISG表达；④ 在水疱性口炎病毒感染的小鼠模型中，共生菌群诱导的IFN-β可对病毒感染产生抗性，缺失IFN-β的小鼠的发病率、疾病评分及存活率均显著降低。
Commensal Microbiota Modulation of Natural Resistance to Virus Infection
11-18, doi: 10.1016/j.cell.2020.10.047
【主编评语】I型干扰素（IFN-I，包括IFN-α与IFN-β）是抗病毒免疫及免疫系统稳态调控中的关键作用因子，然而，稳态下的IFN-I信号来源尚未明确。Cell最新发表了来自哈佛大学Dennis Kasper实验室的一项研究，揭示了共生菌群诱导IFN-β信号的机制：拟杆菌门细菌的外膜糖脂可通过TLR4受体激活结肠树突细胞，促进后者分泌IFN-β，以增强宿主对病毒感染的抵抗力。（@szx）
警惕通过粪菌移植传播的产志贺毒素大肠杆菌
Clinical Infectious Diseases[IF:8.313]
① 在一名粪菌移植供体中检测到STEC；② 基于这名供体的粪便共制作了504份粪菌移植样本，已有408份用于患者，89份已被销毁或不可用，7份正被用于临床试验中；③ 在近4个月的时间中，共有7名接受该供体的粪菌移植的患者发生了不良事件，其中6名患者发生严重不良事件，④ 经过进一步调查，4名患者的严重不良事件（腹泻）与粪菌移植有关，而2名患者的严重不良事件（死亡）与粪菌移植无关。
Shiga Toxin–Producing Escherichia coli Transmission via Fecal Microbiota Transplant
09-29, doi: 10.1093/cid/ciaa1486
【主编评语】Clinical Infectious Diseases上发表的一项最新研究，报道了一起因粪菌移植传播产志贺毒素大肠杆菌（STEC）的事件：在一名粪菌移植供体中检测到STEC阳性，而在接受了来自该供体的粪菌样本的数百名患者中，共有7名发生不良事件，其中6名发生严重不良事件，2名死亡。深入调查结果显示，2名患者的死亡与粪菌移植传播的STEC无关。造成该事件的可能原因是，在筛查STEC时使用了酶联免疫反应，该技术的检测敏感性可能不如PCR。（@szx）
菌群移植改善自闭症谱系障碍儿童的血浆代谢产物谱
mSphere[IF:4.282]
① 对比18名ASD儿童及20名健康儿童的粪便及血浆代谢产物；② 在检测到的619种血浆代谢产物中，ASD儿童的烟酰胺核苷等8种代谢产物的水平降低，辛酸盐及庚酸盐的水平升高；③ 在检测到的699种粪便代谢产物中，两组儿童之间无显著差异，仅有硫酸对甲酚的水平在ASD儿童中非显著地升高；④ 接受菌群移植后，ASD儿童的血浆代谢谱发生显著变化，包括烟酸盐/烟酸盐及嘌呤相关的代谢产物，且粪便硫酸对甲酚的水平降低至于健康儿童相似。
Distinct Fecal and Plasma Metabolites in Children with Autism Spectrum Disorders and Their Modulation after Microbiota Transfer Therapy
10-21, doi: 10.1128/mSphere.00314-20
【主编评语】先前的研究发现，菌群移植可改善自闭症谱系障碍（ASD）儿童的胃肠道及行为症状。来自mSphere上发表的一项最新研究，发现ASD儿童与健康儿童相比，部分血浆代谢产物的水平发生改变，且某些代谢产物的变化与ASD症状相关。而接受菌群移植后，ASD患儿的血浆代谢产物谱将更趋向于健康儿童。该研究结果提示，菌群移植可能通过调节代谢产物介导的肠-脑轴连接，以改善ASD相关症状。（@szx）
国内团队：通过linked-read测序对宏基因组组装进行全面研究
Microbiome[IF:11.607]
① 文章对linked-read测序的四个参数对宏基因组组装的影响进行了全面研究，并与Illumina短读长和PacBio CCS读长进行了比较；② 测序深度（C）与组装序列的长度呈正相关，但对其质量影响不大；③ 宏基因组组装质量容易受到每个片段读取深度（CR）和DNA片段物理深度（CF）的影响；④ 平均片段长度（μFL）对组装集具有边际影响， 每个分区片段（NF/P）影响参与到局部组装的脱靶读长；⑤ 与Illumina短读长相比，linked-reads的使用提高组装序列N50。
A comprehensive investigation of metagenome assembly by linked-read sequencing
11-11, doi: 10.1186/s40168-020-00929-3
【主编评语】目前的宏基因组学实践使用短读长测序来同时对微生物基因组混合物进行测序。但是，这些结果在基因组组装过程中含糊不清，导致微生物基因组完整性和重叠群连续性无法令人满意。而通过将相同的条形码与较长的DNA片段（10-100 kb）的读长连接在一起，Linked-read测序能够消除其中的一些歧义，从而改善了宏基因组的装配。香港浸会大学张璐和香港城市大学李帅成与团队在Microbiome发表文章，全面研究了linked-read测序参数对宏基因组装配的影响。虽然linked-reads测序的基因组组装质量无法与PacBio CCS long-reads的匹敌，但由于linked-reads测序的低成本和高碱基质量，使用它的理由仍然很有说服力。本研究表明，使用linked-reads进行宏基因组组装的最佳实践是合并来自多个文库的linked-reads，其中每个文库具有足够的CR，但更少量的输入DNA。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）
检测粪便菌群或能评估外科手术预后
Annals of Surgery[IF:10.13]
① 采用西式饮食（WD）喂养小鼠6周，并在暴露于抗生素、饥饿和手术前，用低脂高纤维饮食（SD）进行短期（3天）或长期（7天）的预康复；② 最早在SD干预24h后，WD小鼠就可恢复粪便菌群组成，优势菌由厚壁菌转变为拟杆菌；③ 短期饮食预康复后，小鼠的粪便丁酸含量仍然很低，其术后死亡率与纯WD喂养相比无明显差异，产丁酸菌的不足可能是术后恢复失败的原因；④ 经过7天SD干预后，产丁酸菌恢复较好，小鼠的术后存活率也明显提高。
Defining Microbiome Readiness for Surgery Dietary Prehabilitation and Stool Biomarkers as Predictive Tools to Improve Outcome
11-04, doi: 10.1097/SLA.0000000000004578
【主编评语】在外科手术前，通常要进行预防性抗生素用药和短时间禁食等准备工作。此前研究发现，以西式饮食（WD）喂养的小鼠，在进行这些术前准备步骤和后续的手术操作后，生存率较低（29%），可能与WD对肠道菌群的不良影响有关；而以低脂高纤维饮食（SD）喂养的小鼠，其术后生存率可达100%。Annals of Surgery近期发表的一项后续小鼠研究发现，WD饮食对菌群和手术预后的不良影响，可通过在术前进行一段时间的SD预康复所逆转。粪便菌群组成以及菌群产生的丁酸，或能作为无创的生物标志物，用于评估患者身体对手术的准备程度，预测手术预后。（@mildbreeze）
云南农业大学：α-亚麻酸可能通过调节菌群改善小鼠的代谢稳态
mSystems[IF:6.633]
① 口服α-亚麻酸可降低高脂饮食喂养小鼠的体重，抑制脂肪在白色脂肪组织（附睾，肾周和腹股沟脂肪）的积聚；② α-亚麻酸改善高脂饮食诱导的葡萄糖不耐受，显著降低空腹血糖和空腹胰岛素；③ 并改善高脂饮食诱导的高脂血症，减轻脂肪肝、代谢性内毒素血症和系统性炎症；④ 另外，α-亚麻酸恢复高脂饮食诱导的肠道菌群变化，Turicibacter可能介导了α-亚麻酸对内毒素血症的改善，Blautia可能介导了α-亚麻酸对肠道屏障完整性的改善及抗炎作用。
Correlations between α-Linolenic Acid-Improved Multitissue Homeostasis and Gut Microbiota in Mice Fed a High-Fat Diet
11-03, doi: 10.1128/mSystems.00391-20
【主编评语】云南农业大学的盛军、田洋及董文明与团队，在mSystems上发表的一项最新研究，报道了口服α-亚麻酸对高脂饮食喂养小鼠的多组织代谢稳态的调控，包括对体重、脂肪积聚、糖代谢、脂代谢、内毒素血症及炎症等的改善作用，而这些作用可能由α-亚麻酸对肠道菌群的调节所介导。（@szx）
合成生物学在双歧杆菌工程化中的应用 （综述）
Biotechnology Advances[IF:10.744]
① 益生菌工程化：选择最优菌种-厘清益生机制-利用合成生物学进行基因添加、删除或改良-对工程菌设限保证生物安全性；② 常用工具包括质粒DNA，启动子、调节元件表达重组基因，采用CRISPR-Cas等系统进行基因组构建及基因回路设计；③ 短小双歧杆菌引入李斯特菌betL和bilE基因，重组菌对胃酸、胆汁盐更耐受；④ 利用双歧杆菌厌氧生长特性，在肿瘤低氧环境定点进行化疗制剂生物转化；⑤ 删除动物双歧杆菌中的tetW基因防止抗生素抗药性基因水平转移。
Engineer probiotic bifidobacteria for food and biomedical applications - Current status and future prospective
11-05, doi: 10.1016/j.biotechadv.2020.107654
【主编评语】Biotechnology Advances发表综述，对双歧杆菌进行量身定制的功能强化、改造进程进行了全面解析。重点关注合成生物学各种手段的优劣，例举了大量工程菌在食品和生物医学中应用的实例。双歧杆菌工程化的思路和流程也可以推广到其他益生菌。进行机理研究的学者不妨读下。（@solo）
益生菌或无法改善超重/肥胖者的食欲
Clinical Nutrition[IF:6.36]
① 纳入24项RCT研究（共1587名超重/肥胖受试者），评估益生菌对食欲相关激素的影响；② 研究涉及的激素包括：瘦素、胰岛素、脂联素、抵抗素、nesfatin-1、adropin、网膜素-1、GLP-1、GLP-2和胰高血糖素激素；③ 涉及的益生菌来自乳杆菌属、链球菌属、乳球菌属、双歧杆菌属等；④ 4项研究（涉及272受试者）的结果表明，与对照组相比，益生菌显著降低空腹胰岛素；⑤ 1项涉及56名受试者的研究结果表明，益生菌显著增加了adropin和网膜素-1的水平。
Probiotics have minimal effects on appetite-related hormones in overweight or obese individuals: A systematic review of randomized controlled trials
10-22, doi: 10.1016/j.clnu.2020.10.028
【主编评语】Clinical Nutrition上发表的一项荟萃分析，总结了24项RCT研究（涉及超过1500名超重/肥胖受试者）的结果，发现除了少数几项研究报道了益生菌对空腹胰岛素的改善作用之外，益生菌对其它食欲相关激素的影响很小。（@szx）
感谢本期日报的创作者：mildbreeze，szx，白蓝木，广西妇幼营养陈彬林，orchid，solo