曬太陽改變人類腸菌;世界首款阿爾茨海默藥物已通過臨床試驗
2021-01-21 美格基因
Science：浙大醫學院參與揭示蛋白質突變如何影響腸道免疫
研究名稱：Palmitoylation of NOD1 and NOD2 is required for bacterial sensing
期刊：Science
發表時間：2019年10月25日
IF：41.037
DOI:10.1126/science.aau6391
日前，來自中國浙大醫學院和加拿大聖米歇爾醫院和瑪格麗特公主癌症中心（St. Michael's Hospital and the Princess Margaret Cancer Centre）的研究人員在一項最新研究中，揭示了為什麼引起炎症性腸病的蛋白質突變是如何影響腸道免疫的。相關成果發表在10月25日的《Science》上。
本研究重點關注了核苷酸寡聚域樣受體蛋白1（NOD1）和2（NOD2）。它們是由NOD基因編碼的蛋白受體，能夠識別細菌產物，並促使免疫系統迅速採取行動，對抗感染。而NOD 1和NOD 2的一些突變體會導致免疫反應缺失或過度刺激免疫系統。現有研究表明，NOD 2基因的差異與包括炎症性腸病在內的多種疾病有關。
該研究小組耗時四年，確定了NOD 1和NOD 2識別細菌的分子過程，以及它們是如何在這一過程中發出適當免疫反應信號的。
其中，棕櫚醯化——即脂肪酸通過附著在蛋白質上來改變蛋白質在細胞內的位置的過程——是啟動NOD 1和NOD 2免疫的關鍵。特別是，他們發現了有一種叫做zdhhc5的酶在脂肪酸附著在蛋白質的過程中起到非常重要的作用。
該研究指出了棕櫚醯化的潛在重要性，以及這個過程中對炎症的影響。未來，如果能針對性的對這一過程進行微調，將可廣泛應用於治療各種炎症性疾病。
Nature重磅：腸道菌如何影響大腦，幫助消除恐懼相關的行為
研究名稱：The microbiota regulate neuronal function and fear extinction learning
期刊：Nature
發表時間：2019年10月23日
IF：23.53
DOI:10.1038/d41586-019-03114-1
迄今為止，已經有大量研究表明腸道微生物群可以對大腦功能和行為產生顯著影響，但這種相互作用的機制在很大程度上仍是未知的。
10月23日，《Nature》刊載的一項最新研究以前所未有的範圍和細節定義了這些機制。
Chu和他的同事分析了腸道菌群的變化是如何影響恐懼條件反射。
根據該研究，缺乏複雜微生物群的小鼠會表現出恐懼相關行為的改變、大腦細胞基因表達的改變、神經元放電模式的改變以及重新布線的能力。
具體來說，研究人員首先訓練老鼠將聲音與電擊聯繫起來，並測量這種聯繫的強度。然後，研究人員進行了一項滅絕任務，他們反覆播放沒有電擊的聲音，然後測量動物更新行為的速度。正常情況下，當曾經令人恐懼的刺激不再具有威脅性時，會出現恐懼消退，即停止對它的反應；但缺乏微生物菌群的小鼠無法更新它們的反應，而且在對照組動物適應後很久仍表現出持續的恐懼行為。Chu等人在無菌隔離器中培養的小鼠身上也發現了同樣的現象——這些小鼠從未形成腸道菌群。
腸道菌群對大腦的多重影響
這項研究代表著我們對腸道和大腦之間相互作用的理解向前邁進了一大步；並揭示一條將當前的發現轉化為臨床進展的可能途徑。由於認知和突觸可塑性的改變在幾乎所有的神經精神疾病中都可以看到，其潛在的應用範圍之廣可想而知。其中相關性最高的，即創傷後應激障礙的治療。
Nature Immunology：中科大團隊發現腸道共生病毒對維持腸道上皮內淋巴細胞的穩態有重要作用
研究名稱：Commensal viruses maintain intestinal intraepithelial lymphocytes via noncanonical RIG-I signaling
期刊：Nature Immunology
發表時間：2019年10月21日
IF：23.53
DOI:10.1038/s41590-019-0513-z
近年來，共生細菌在人類健康和疾病中的作用已經引起了廣泛關注，如參與調控腸道免疫系統發育分化及功能等。但存在於人體人體腸道、肺部、皮膚中的其他共生微生物（尤其是病毒）的研究還比較匱乏。
2019年10月21日，中國科學技術大學周榮斌/江維/朱書教授課題組合作在Nature Immunology發表了題為《Commensal viruses maintain intestinalintraepithelial lymphocytes via noncanonical RIG-I signaling》的研究論文，率先發現在生理情況下，腸道共生病毒對維持腸道上皮內淋巴細胞（IELs）的穩態有重要作用，並揭示了背後的細胞和分子機制。
根據該研究，共生病毒可以通過非典型RIG-I信號通路維持腸內平衡及穩態：即抗原呈遞細胞中的胞質病毒RNA受體RIG-I可以識別共感病毒，並通過獨立與I型幹擾素但依賴於MAVS-IRF1-IL-15軸的方式維持IELs。而白細胞介素-15的恢復可逆轉共感病毒耗竭小鼠對硫酸葡聚糖誘發的結腸炎的易感性。
共生病毒維持IELs
Gut：亞太胃腸病學協會（APAGE）和亞太消化內鏡學會（APSDE）確定糞菌移植研究和實踐的關鍵要素
研究名稱：Scientific frontiers in faecal microbiota transplantation: joint document of Asia-Pacific Association of Gastroenterology (APAGE) and Asia-Pacific Society for Digestive Endoscopy (APSDE)
期刊：Gut
發表時間：2019年10月
IF：17.943
DOI:10.1136/gutjnl-2019-319407
2019年10月14日，《Gut》上一則最新研究探討了糞便微生物移植的潛在微生物基礎、治療效果的預測因素和有效成分。
在香港舉行的會議上，包括香港中文大學黃秀娟、廣州市第一人民醫院周永健、南京醫科大學第二附屬醫院張發明在內的亞太地區16名專家，通過文獻評估和圓桌討論的形式，就以下5個問題進行了討論：
糞菌微生物移植的潛在機制
糞便微生物菌群移植FMT給藥：下消化道給藥可以通過灌腸或結腸鏡檢查，上消化道給藥則通過胃鏡檢查或鼻腸管輸液來完成
研究名稱：Skin Exposure to Narrow BandUltraviolet (UVB) Light Modulates the Human Intestinal Microbiome
期刊：Frontiers in Microbiology
發表時間：2019年10月24日
IF：10.259
DOI:10.3389/fmicb.2019.02410
10月24日，《Frontiers in Microbiology》上刊載了第一項表明皮膚暴露於UVB光下，會引起人體腸道微生物群改變的研究。在整個調節中起到關鍵作用的成分，正是我們熟悉的維生素D。
此前，有關維生素D會引起腸道微生物群的變化，僅在齧齒動物身上出現過。
而在這項新的臨床試點研究中，研究人員測試了皮膚暴露於UVB對人體腸道微生物群的影響。共有21名健康的女性志願者在一周內接受三次一分鐘的全身UVB暴露。並在治療前和治療後，取糞便樣本進行腸道細菌分析——以及血液樣本進行維生素D水平分析（編者按：暴露在陽光下的UVB可以促進皮膚產生維生素D）。
結果顯示，UVB光照射後，維生素D水平升高，Lachnospiracheae、Rikenellaceae、Desulfobacteraceae、Clostridiales vadinBB60 group、Clostridia Family XIII、Coriobacteriaceae、Marinifilaceae、Ruminococcus都出現了富集；尤其是毛螺菌科（Lachnospiraceae）中的Lachnopsira和Fusicatenibacter genera與血清中的維生素D水平顯著相關。
陽光暴露前後的微生物組分析
「接觸UVB可能會在一開始改變皮膚的免疫系統，然後免疫系統地改變，又會反過來影響腸道環境對不同細菌的適應程度。」
這一發現，對正在接受UVB光療的人有十分重要的意義，並提示了「皮膚-腸道軸」的存在；或有助於解釋UVB光在多發性硬化（MS）和炎症性腸病（IBD）等炎症性疾病中的保護作用。
Nature子刊：新研究確定抗生素治療後腸道菌群的個體化恢復模式，存在10個關鍵物種及過渡菌群
研究名稱：Individualized recovery of gut microbial strains post antibiotics
期刊：npj Biofilms and Microbiomes
發表時間：2019年10月
IF：6.333
DOI:10.1038/s41522-019-0103-8
2019年10月，Nature子刊《npj Biofilms and Microbiomes》上發表的最新研究採用宏基因組測序和應變跟蹤分析來確定了特定微生物菌株的個體內恢復模式。
在第一項試驗中，有18名受試者接受了為期一周的單一抗生素頭孢丙嗪治療，結果有15名受試者短暫檢測到新的微生物基因組變異。
在第二項研究中，則是對12名受試者採用了三種抗生素美羅培南、慶大黴素和萬古黴素的混合物，結果所有受試者都出現了永久性或短暫的菌株變化。
總的來說，10個最豐富物種的菌株在對照組中保持穩定，分別來自Alistipes、Bacteroides、Eubacterium、Faecalibacterium、Parabacteroides幾個菌屬；而在單一抗生素治療個體中，18個個體中有15個在治療後出現了短暫的「過渡菌株」，這些菌株會在治療後3個月被原菌株替換。
相比之下，使用三種抗生素的患者在治療後持續六個月表現出新菌株顯著增加。此外，在接受多個抗生素的個體中，這種「過渡菌株」的比例也顯著升高。
這些研究結果表明，在使用抗生素破壞人類胃腸道後，存在一種個體內特異性的應變恢復模式。「從我們的分析中可以看出，從過渡菌株中恢復數量和穩定性的能力是因人而異的。不同的恢復情況可能對健康產生影響。比如隨著個體年齡的增長，抗生素治療的數量和周期可能會有所不同，某些微生物菌株可能消失，從而導致特定微生物菌株的個體內恢復模式」，該研究小組的負責Casey Morrow教授補充道。
在未來，這些個體特異性恢復模式的特徵也可以用來預測內源性和外源性微生物病原體的易感性。如評估某些疾病（如癌症或糖尿病）的治療對腸道微生物群落的影響，從而為臨床研究人員提供指導。
此外，還可以應用於患者的住院前和住院後，以確定哪些人的微生物群可能需要進一步管理。
世界首款阿爾茨海默氏症藥物已通過臨床檢測，擬於2020年向FDA提交上市申請
當地時間10月22日，美國百健公司（Biogen）宣布，世界首款可治療阿茲海默症狀的藥物aducanumab已經通過臨床測驗。這一歷史性突破消息讓Biogen公司股票暴漲近40%，公司市值也因此再增一千多億元。
據悉，在與美國食品藥品監督管理局（FDA）和外部專家討論之後，計劃於2020年初向FDA遞交阿爾茨海默病在研藥物aducanumab的生物製劑許可上市申請，並將繼續與歐洲、日本等地區的監管機構進行協商。
該藥物在3期臨床試驗結果表明，接受高劑量aducanumab治療的患者認知功能明顯改善。許多患者甚至能夠進行簡單的生活活動，如可以處理個人財務問題、打掃房間、購物以及盥洗衣物等。在已經進行的兩項分析中，aducanumab的安全性以及耐受性的結果一致。
如果獲得上市批准，ADUCANUMAB將成為世界首個能改善阿爾茨海默病臨床衰退的療法，也意味著減少腦內β澱粉樣蛋白的積累將切實有利於阿爾茨海默氏症的症狀改善。
本周 HEADLINE 回顧
環境抗生素毀腸菌：美國科學家發現環境中低濃度抗生素可致腸道細菌結構改變、數量千倍級驟減，或參與耐藥性加速擴散
研究名稱：Sublethal antibiotics collapse gut bacterial populations by enhancing aggregation and expulsion
期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences
發表時間：2019年10月
IF：9.58
DOI:10.1073/pnas.190756711
抗生素濫用已經成為人類健康最大威脅之一。
在各種來源的抗生素中，最容易被忽視的就是環境中抗生素；它的來源可能是生活汙水、醫療廢水，甚至是動物飼料和水產養殖廢水排放等。
這些隨著我們的飲用水、食物進入人體的抗生素，雖然濃度不高，同樣危害巨大。
近期，刊登於《美國國家科學院院刊》上一項最新研究指出，環境中發現的低濃度抗生素還可能對腸道細菌產生重大影響，包括腸道細菌群落的結構變化、細菌種群數量嚴重下降等；其中，腸桿菌數量甚至下降了1000倍。
該研究提供了一個能夠預測菌落大小的變化腸道細菌動態的數學模型，並為評估人類和其他動物的抗生素幹擾提供了一個重要框架。
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低濃度抗生素環丙沙星誘導了弧菌聚集和從體內排出。A圖為實驗時間軸示意圖；F圖為未處理（上）和環丙沙星處理後（下）弧菌種群的三維圖像的最大強度投影及由腸道排出的細菌的活性染色圖，綠色和洋紅色分別表示活細胞和死細胞
Science：微生物群「淘金熱」，從人體中發現新型抗菌劑
最近《Science》刊登的一則來自普林斯頓大學Yuki Sugimoto團隊的研究表明：類似於從真菌中提取藥物的場景，也可能發生在人類腸道、口腔等部位的細菌群落中。
這項新的生物信息學方法，名為MetaBGC（Metagenomic identifier of Biosynthetic Gene Clusters）。這是一種基於「讀取」（read）的算法，可以讓科學家們從人類微生物群中發現之前從未被報導過的小分子。
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MetaBGC算法概要。
該算法允許在不需要細菌培養或測序的情況下，直接在人類微生物組衍生的宏基因組測序數據中識別小分子BGCs ；
它的構建基於「輪廓隱馬爾可夫模型」（profile Hidden Markov Models，pHMMs) ，可在單一的宏基因組讀取水平上識別、定量和聚集微生物組衍生的BGCs（圖中B區）。
在本次實驗中，研究人員從此前的3個大型隊列研究（人類微生物組項目1、2和MetaHIT）中，獲得了來自口腔、腸道、皮膚3個部位的、超過2500個樣本，並直接從人類微生物組的宏基因組數據集中，發現了13個完整的新型酶：TII-PKS BGCs（Ⅱ型聚酮合酶生物合成基因簇）。
他們檢測了5300年前木乃伊的菌群，發現普雷沃菌與人類疾病的關係沒那麼簡單
研究名稱：The Prevotella copri Complex Comprises Four Distinct Clades Underrepresented in Westernized Populations
期刊：Cell Host & Microbe
發表時間：2019年10月
IF：15.753
DOI:10.1016/j.chom.2019.08.01
近日，來自Eurac研究中心的科學家們對奧茨身上的細菌樣本進行了再次檢測，並將其與來自各大洲6500多名個體的腸道微生物基因組進行了比對。
結果顯示，西方與非西方及史前微生物之間的差異在於腸道中某些能夠處理複雜植物纖維的細菌減少。這一結果發表在2019年10月的《Cell Host & Microbe》上。
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雞肉不背鍋，《柳葉刀》子刊：最危險的超級細菌傳播點，是醫院的廁所
研究名稱：Extended-spectrum β-lactamase-producing Escherichia coli in human-derived and foodchain-derived samples from England, Wales, and Scotland: an epidemiological surveillance and typing study
期刊：The Lancet Infectious Diseases
發表時間：2019年10月22日
IF：27.516
DOI:10.1016/S1473-3099(19)30273-7
「在醫院和社區，一種名為ESBL-E. coli的超級耐藥菌正爆發式增長。它每年在英國造成超5000例菌血症，感染死亡率是普通菌株的2倍。
我們在人糞、汙水、雞肉、少數豬牛肉樣本中都檢測到了ESBL-E. coli，但菌株在動物和人類之間幾乎沒有交叉。這說明，造成人類感染的耐藥大腸桿菌菌株，並非來自於食物鏈。
聽起來可能令人不適，但數據表明，致病耐藥大腸桿菌最主要的傳播路徑是：由人直接到人，從一個人的糞便顆粒到另一個人的嘴裡。
我們再次強調廁後徹底洗手的重要性。尤其是在醫院、養老院等機構，因為大多嚴重大腸桿菌感染發生在老年人中。」
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在與人類和動物相關的標本類型中，大腸桿菌菌株和ESBL類型佔主導地位。內環顯示ESBL大腸桿菌的來源；中環代表每個ST的分離株數量與每個ESBL的關係；外圈表示ESBL型分離株的數量。
致尊敬的您：
美格基因專注微生物組學領域，不斷拓展基因組學在環境、生態、農業和醫學健康領域的應用，持續開發國際領先的產品和服務，致力於成為全球領先的微生物組學產品和服務提供者。
公司已開拓的業務領域有：16S/18S/ITS測序 ; 16S全長測序；GeoChip、宏基因組、宏轉錄組、宏病毒組測序；單菌框架圖、完成圖。
目前已為清華大學、中國科學院、中山大學、浙江大學、美國喬治亞理工學院、香港科技大學等國內外眾多科研學術機構提供了全方位的科研服務，在行業內具備顯著影響力。
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