医学周报 | 微生物重要期刊最新研究进展（20210907）

Nature子刊

科研 | Nature Microbiology：进行机械通气的COVID-19患者的下呼吸道微生物特征与临床预后不良相关

本文由艾奥里亚编译

摘要：呼吸衰竭与COVID-19患者的死亡率增加相关。有关于采用下呼吸道生物标志物来预测临床预后目前尚无有效验证。在一项纳入了589例危重成人患者的前瞻性、观察性队列研究中，我们探究了细菌性呼吸道感染是否与COVID-19的不良临床预后相关，所有纳入研究的患者均需要机械通气。对于142例接受支气管镜检查的患者亚组，我们定量了SARS-CoV-2病毒载量，基于宏基因组学和宏转录组学技术我们对下呼吸道微生物组进行了分析，同时对宿主免疫应答也进行了分析。医院获得性呼吸道病原体的获得与致死性预后无关。临床预后较差与下呼吸道富集的口腔共生菌[唾液支原体（Mycoplasma salivarium）]相关。SARS-CoV-2丰度的增加、较低的抗SARS-CoV-2抗体应答以及下呼吸道独特的宿主转录组谱最能预测死亡率。我们的数据提供了继发性呼吸道感染不会导致COVID-19死亡的证据，临床管理策略应优先减少病毒复制和最大化宿主对SARS-CoV-2的响应。

论文ID

原名：Microbial signatures in the lower airways of mechanically ventilated COVID-19 patients associated with poor clinical outcome

译名：进行机械通气的COVID-19患者的下呼吸道微生物特征与临床预后不良相关

期刊：Nature Microbiology

IF：17.745

发表时间：2021年8月31日

通讯作者：Elodie Ghedin，Leopoldo N. Segal

通讯作者单位：美国国立卫生研究院（National Institutes of Health），美国纽约大学格罗斯曼医学院（New York University Grossman School Of Medicine）

DOI号：10.1038/s41564-021-00961-5

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41564-021-00961-5

综述| Nature Microbiology：环境细菌联合产生的协同抗菌剂的生物学和应用

本文由LKJ编译

摘要：包含链霉属细菌（Streptomyces spp.）在内的环境细菌可以产生特殊的代谢产物，它们可作为有效的抗生素并用于医学治疗。其中，一些特定的抗菌剂可以被细菌联合产生并协同实现抗菌功能。这些联合产生的抗菌剂包括多种化学类别，产生它们的细菌种类繁多且来自不同的环境生态位，表明它们的组合功能具有重要的生态学意义。在此，我们特别关注了16组联合产生的抗菌剂，并对它们精巧的合成机制和功能的协同作用进行总结。目前，抗生素和抗真菌药物的发现主要集中于单个分子，但我们认为针对联合产生抗菌剂的方法可以扩大该研究领域的范围和应用。

论文ID

原名：Biology and applications of co-produced, synergistic antimicrobials from environmental bacteria

译名：环境细菌联合产生的协同抗菌剂的生物学和应用

期刊：Nature Microbiology

IF：17.745

发表时间：2021.8.26

通讯作者：Kirsten J. Meyer，Justin R. Nodwell

通讯作者单位：加拿大多伦多大学Temerty医学院生物化学系

DOI号：10.1038/s41564-021-00952-6

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41564-021-00952-6

协同作用机制与生产增效抗菌剂生物合成策略示意图（原文中图1 ）

Cell子刊

科研| Cell Host & Microbe：共生梭菌目菌株介导了对实体肿瘤的有效抗癌免疫反应

本文由蓝胖儿编译

摘要：虽然用于癌症治疗的T细胞检查点抑制剂总体上取得了成功，但其仍然只在少数患者中有效。最近，研究发现肠道微生物群对抗癌免疫和治疗反应有重要的调节作用。本研究鉴定了结肠直肠癌（CRC）小鼠模型中与较低肿瘤负荷相关的肠道微生物群中的梭菌目（Clostridiales）成员。有趣的是，与健康对照组相比，结直肠癌患者的这些共生物种也显著减少。在小鼠中口服四种四种梭菌目菌株（CC4）的混合物可以预防甚至成功地作为独立疗法治疗大肠癌。这种效应依赖于肿瘤内CD8⁺T细胞的浸润和激活。单独施用肠道罗斯拜瑞氏菌（Roseburia intestinalis）或粪厌氧棒杆菌（Anaerostipes caccae）比CC4更有效。在CRC和黑色素瘤小鼠模型的一项直接比较中，CC4混合补充剂的效果优于抗PD-1治疗。本研究的结果为探索肠道细菌作为一种新的独立疗法治疗实体肿瘤提供了强有力的临床前基础。

关键词：癌症、结肠直肠癌、肿瘤治疗、梭菌目、肠道微生物群、免疫疗法、肿瘤模型、实体瘤

论文ID

原名：Commensal Clostridiales strains mediate effective anti-cancer immune response against solid tumors

译名：共生梭菌目菌株介导了对实体肿瘤的有效抗癌免疫反应

期刊：Cell Host&Microbe

IF：21.023

发表时间：2021.8.27

通讯作者：Michael Scharl

通讯作者单位：瑞士苏黎世大学医院消化内科

DOI号：10.1016/j.chom.2021.08.001

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1931312821003772

图文摘要

中山&上海科技| Cell Reports：用Cas12k引导转运酶对细菌进行靶向遗传筛选（国人作品）

本文由维迪编译 

亮点：

1.cas12k引导转运酶介导微生物的位点特异性转运

2.利用cas12k引导转运酶开发基因组工程方法STAGE

3.基于STAGE的转录因子突变文库的生成

4.必需基因和耐药相关因素的鉴定

总结：微生物利用复杂基因组编码的复杂细胞网络，迅速适应变化的环境。高通量基因组工程方法是功能分析基因型-表型关系和理解细胞网络复杂性的有价值的工具。然而，目前的方法要么依赖于特殊的同源重组系统，因此只能适用于有限的细菌物种，要么只能产生非特异性突变，因此需要大量的后续筛选。在本文中，我们报告了一种位点特异性转运子辅助基因组工程（specific transposon-assisted genome engineering，STAGE）方法，允许高通量cas12k引导的各种微生物，如铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）的突变。利用强大的STAGE技术，我们构建了一个针对P. aeruginosa中所有可能转录因子（transcription factors，TFs）的位点特异性转座子突变文库，从而实现了对必需基因和抗生素耐药相关因子的全面鉴定。由于其广泛的宿主活性和易于编程，该方法可广泛适用于多种微生物物种的快速基因组工程和菌株进化。 

关键词：Cas12k编辑、转运、特异性定位、高通量、基因组工程文库构建、表型筛选、转录因子、铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa

论文ID

原名：Targeted genetic screening in bacteria with a Cas12k-guided transposase

译名：用Cas12k引导转运酶对细菌进行靶向遗传筛选

期刊：Cell Reports

IF：9.423

发表时间：2021.8.31

通讯作者：骆观正¹、季泉江²

通讯作者单位：1.中山大学生命科学学院生物防治国家重点实验室，基因功能与调控教育部重点实验室，广东省药物功能基因重点实验室2.上海科技大学物质科学与技术学院

DOI号：10.1016/j.celrep.2021.109635

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124721010780

图文摘要

Gastroenterology

香港中文 | Gastroenterology：高脂肪饮食通过调节肠道微生物群和代谢物来促进结直肠肿瘤的发生（国人佳作）

本文由艾奥里亚编译

摘要：背景及目的：膳食脂肪的摄入与结直肠癌（CRC）病发风险的增加有关。我们研究了高脂肪饮食（HFD）通过调节肠道微生物群和代谢物来驱动CRC的作用。

方法：在氧化偶氮甲烷（AOM）模型以及Apc^min/+模型的CRC小鼠模型中，向同窝小鼠喂食HFD或对照饲料（CD），同时伴有或不伴有抗生素鸡尾酒处理。利用粪便菌群移植的无菌小鼠进行验证。分别采用宏基因组测序和高效液相色谱-质谱法对于肠道菌群和代谢产物进行测定。通过脂多糖（LPS）水平和透射电镜测定肠道屏障功能。

结果：与喂食CD的小鼠相比，HFD促进了AOM小鼠和Apc^min/+小鼠的结直肠肿瘤的发生。抗生素导致肠道菌群的耗尽可减弱HFD喂食小鼠结直肠肿瘤的形成。在HFD喂食小鼠中，随着致病菌Alistipes sp. Marseille-P5997和Alistipes sp. 5CPEGH6的增加，以及益生菌狄氏副拟杆菌（Parabacteroides distasonis）的耗尽，小鼠肠道菌群组成发生显著变化，同时表现出肠道屏障功能受损的现象。此外，在AOM处理的无菌小鼠中，HFD调节的肠道菌群促进了小鼠结直肠肿瘤的发生，这表明肠道菌群在HFD相关的结直肠肿瘤发生中具有至关重要的作用。在HFD喂食小鼠中也观察到包括溶血磷脂酸（LPA）升高在内的肠道代谢物的改变，这进一步证实了HFD可促进CRC细胞增殖并损害细胞连接。而且，在不干扰的情况下，将粪便从HFD喂食小鼠转移到无菌小鼠中，增加了无菌小鼠结肠细胞的增殖、损害了肠道屏障功能并诱导了致癌基因的表达。

结论：HFD通过诱导小鼠肠道微生物失调、LPA升高的代谢产物失调和肠道屏障功能障碍来驱动结直肠肿瘤的发生。

关键词：膳食营养物质，结肠癌，微生物组，肠道产物

论文ID

原名：High-Fat Diet Promotes Colorectal Tumorigenesis through Modulating Gut Microbiota and Metabolites

译名：高脂肪饮食通过调节肠道微生物群和代谢物来促进结直肠肿瘤的发生

期刊：Gastroenterology

IF：22.682

发表时间：2021年8月27日

通讯作者：于君

通讯作者单位：中国香港中文大学（the Chinese University of Hong Kong）

DOI号：10.1053/j.gastro.2021.08.041

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016508521034399#!

Microbial Genomics

科研| Microbial Genomics：地域分布和种族起源影响人类肠道微生物组成：一个以马来西亚为例的荟萃分析 

本文由流浪过的梦编译

摘要：种族一直被报道是影响人类肠道微生物群的重要决定因素。然而，这些研究大部分来自西方国家，其中微生物群的变化主要是由近期的移民事件主导。马来西亚是一个多元文化社会，但不同种族的肠道微生物群仍然存在差异。我们假设，尽管后来出现了地理上的分离，但由于共同的文化习俗，移民族群继续与原籍国的人口共享基本的肠道特征。为了验证这一假设，我们分析了来自马来西亚三个主要民族的16项研究的16S rRNA基因扩增子，这些研究覆盖了来自四个国家 (中国、印度、印度尼西亚和马来西亚) 的636名中国人、248名印度人和123名马来西亚人。一项校正的置换多变量方差分析 (PERMANOVA) 检测到种族和肠道菌群之间的显著相关性(PERMANOVA R² =0.005，F=2.643, P=0.001)。来自中国、印度和印度尼西亚 (分别代表中国、印度和马来西亚民族) 的个体的肠道菌群采用偏最小二乘判别分析模型进行分析，结果显示马来西亚华裔血统表现出比其他更好的表征。尽管印度和马来人的表现比较温和(真实预测率，中国人=0.60，印度人=0.49，马来人=0.44)。另外，差异丰度分析指出，Ligilactobacillus在印度人体内的数量有所增加。我们假设，尽管地理因素对肠道微生物群有很大影响，但由于共同种族起源导致的文化相似性驱动了共同肠道微生物群组成的存在。这些因素的相互作用可能取决于特定移民群体的情况。

结论：这项分析为种族如何调节肠道微生物群提供了新的见解。具体来说，我们观察到来自不同地理区域的种族相似的肠道特征。没有观察到种族对α多样性的明显影响，表明α多样性主要是由区域变异驱动的。在马来西亚人中观察到的更高的α多样性，正如香农指数所反映的那样，可能反映了该国实行的多元文化。观察到的东南亚社区与印度和中国肠道特征的重叠可能反映了种族起源国对这些社区施加的强大文化影响，表明肠道微生物群的变异不一定与地理距离相关。马来西亚的华人社区可以追溯到大规模移民事件，主要来自中国南部。同样，马来西亚印第安人可以追溯到19世纪初殖民时期南印度人的大规模移民，马来文化也深受印度的影响。种族相似的社区可能由于其传统而共享相似的文化习俗，导致尽管地域分离但生活方式相似。即使在马来西亚这样的多元文化社会中，这种文化对比也是真实存在的。在多元种族社会中，持续的文化偏好会内在地导致肠道微生物群的变异。我们强调了考虑种族因素的重要性，即使是在涉及有长期同居历史的地域研究中。

关键词：地域分布、中国人、肠道微生物组、印度人、微生物群、高通量序列

论文ID

原名：Geographical separation and ethnic origin influence the human gut microbial composition: a meta-analysis from a Malaysian perspective

译名：地域分布和种族起源影响人类肠道微生物组成：一个以马来西亚为例的荟萃分析 

期刊：Microbial Genomics

IF：5.237

发表时间：2021年8月31日

通讯作者：Jacky Dwiyanto & Sadequr Rahman

通讯作者单位：马来西亚莫纳什大学理学院 &马来西亚莫纳什大学热带医学与生物学多学科平台

DOI号：10.1099/mgen.0.000619

原文链接：

https://doi.org/10.1099/mgen.0.000619