麻豆 艾鲤 年终大清点|华大在菌群研讨鸿沟的“收货单”

发布日期:2025-01-02 00:37    点击次数:186

麻豆 艾鲤 年终大清点|华大在菌群研讨鸿沟的“收货单”

麻豆 艾鲤

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收尾2024年12月初,华大累计已发表论文5363篇,其中CNNS(Nature相当系列期刊,Science相当系列期刊,Cell相当系列期刊,New England Journal of Medicine)著作652篇。其中,华大参与发表与东说念主体微生物相干的著作总和117篇,CNNS著作37篇。根据2024当然指数,华大讨好9年位列生物科学产业机构亚太第一。

华大在微生物鸿沟的研讨实力浑朴,多年来启动或参与了多个大型的微生物研讨盘算,包括国外千东说念主基因组盘算、万种微生物基因组盘算、东说念主体肠说念微生物宏基因组研讨盘算(MetaHIT)、百万微生态基因组盘算、地球环境微生物盘算(EMP)和千万微生物组学健康盘算(MOHA)。

以下是按「菌群、东说念主体共生菌株库、菌群与疾病、菌群与多组学、菌群与过问、其他共生菌群与健康」这几个主题,远离中式了一些华大的遑急科研效果与全球共享:

01

肠说念菌群数据库

肠说念菌群数据库就像一部肠说念微生物(主若是细菌)信息“字典”,含有大都的数据和信息,有助于潜入交融肠说念菌群与宿主之间的相互作用,以相当在健康和疾病中的作用。第一部“肠菌字典”要从2008年的MetaHIT技俩提及,它是欧盟第七框架下属的子技俩之一,方针是研讨东说念主类肠说念中的微生物群落,进而了解其功能和对东说念主类健康的影响。

基于宏基因组测序构建东说念主类肠说念微生物组基因集(Nature 2010 MetaHIT)

华大与欧洲7个国度、11个研讨所合营,开导具有针对性的生物信息学分析关节,对测序数据进行拼装、详实、群落多态性研讨和基因功能分类,那时共拼装出330万个微生物基因。

该研讨发现,细菌在肠说念微生物中占了99%,约莫发现了1100种细菌,其中160个上风景种是所有受试者共有的,剩下1%是病毒、真菌。

这是MetaHIT团队发出的第一个分量级阶段性研讨效果,亦然初次发布百万级肠说念菌群参考基因集,标志着东说念主体肠说念菌群研讨干与高通量测序新时期,这项效果也被称为21世纪前十年最遑急的科研效果之一。

东说念主类肠说念微生物组全面的参考基因集数据库(Nature Biotechnology 2014)

这项研讨是MetaHIT第二阶段技俩,创建了一个来自三大洲的部队,确立了一个更好意思满、更具代表性的肠说念共生菌参考基因集,包含988万个微生物基因,数据量一经达到6.4Tb(远超2010年著作的数据量)。

不同国度、地区的东说念主都不错用它去对特定群体的肠说念微生物特征进行辨识,匡助科学家们进一步了解肠说念菌群在东说念主类健康和疾病中的变装,并揭示了特定国度的肠说念微生物特征,也即是一方水土养一方东说念主,也养了一方菌。

不同种族东说念主群中成东说念主肠说念微生物群的性别和年齿相干轨迹(Nature Aging 2021)

初次开展了特别80种环境、宿主表型(如性别、年齿、性激素、生存面貌等因素)对中国朔方汉族东说念主群肠说念菌群影响的研讨,亦然收尾那时最大范围的中国东说念主群肠说念宏基因组研讨;况兼始创性地揭示了在多种族肠说念菌群中宽广存在的性别相反相当随年齿的变化轨迹、性别-肠说念菌群-宿主代谢的遑急关联及跨性别的年齿特征。

02

东说念主体共生菌株库

2009年,华大成立东说念主体共生微生物重心履行室,开展功能菌株研讨;2010年,华大搭建东说念主体共生菌生物库,现已储藏有5万多株菌。东说念主体共生菌株库实在立关于鼓励肠说念菌群鸿沟的科研、产物的开导、疾病的注重和调养、鼓励精确等方面都有遑急真义。

来自东说念主肠说念细菌的1520个参考基因组,促进功能宏基因组分析(Nature Biotechnology 2019)

初次通过大范围培养组学工夫结束如斯多数目的单菌分离并绘图独处的基因图谱,结束对肠说念菌群的更高分辨率形容,冲突共生菌群“不能培养”的传统不雅念,关于结束精确解密肠说念菌群与疾病之间的关系具有遑急的科研价值,同期也为东说念主肠说念菌株功能的潜入探索提供了珍摄的基础资源。

可培养的东说念主类肠说念细菌参考基因组(Nature Communications 2023)

本次研讨构建了3324个培养菌株的高质料基因组图谱,男性同交有助于全面意志东说念主肠说念细菌参与膳食纤维代谢的历程、构建肠说念噬菌体-细菌相互作用网罗等。这些细菌基因组辘集和分离菌株可为后续东说念主体微生物的体外功能的研讨、益生菌等功能产物的挖掘提供大都的基础资源和数据。(咫尺这个数字还在束缚增多)

03

肠说念菌群与疾病

肠说念菌群不仅影响消化系统的功能与健康,与免疫、代谢、神经系统、心血管等多个方面的健康现象密切相干;早在2012年华大就运行研讨慢性疾病与肠说念菌群的关系,多年来发表多篇重磅研讨效果。

二型糖尿病东说念主肠说念菌群的宏基因组关联分析(Nature 2012)

这项研讨是MetaHIT的中枢效果之一,研讨团队开导出新的宏基因组关联分析关节,对345个中国东说念主的肠说念菌群测序,迫害了约莫6万个2型糖尿病相干象征,最终服气了有23个肠说念菌群象征物可用于2型糖尿病的分类,明确了中国的糖尿病患者与健康东说念主群的肠说念菌群相反。

研讨发现糖尿病患者存在中度肠说念微生物失调,一些宽广存在的产丁酸盐细菌品貌减少,各式契机致病菌却增多。

该分析工夫开启了疾病的临床研讨全新的视角,亦然肠说念菌群与疾病研讨的开山之作,大都慢病相干研讨随后出现,包括肥美、肝硬化等。

东说念主体肠说念微生物组的丰富性与代谢标志物相干(Nautre 2013)

通过分析123名非肥美和169名肥美丹麦东说念主肠说念微生物基因构成,发现两组样本中肠说念微生物基因和物种丰富度上存在涌现相反;与细菌丰富度高的东说念主比较,与非肥美东说念主群比较,肥美、胰岛素相悖、血脂极度及有炎症表型的东说念主群,其肠说念细菌的丰富度更低。

类风湿性关节炎患者口腔及肠说念菌群受到烦嚣且在调养后部分收复平时(Nautre Medicine 2015)

国外上初次同期进行口腔和肠说念微生物菌群宏基因组关联分析,在类风湿性关节炎患者的肠说念和口腔微生物群之间不雅察到了一致性,揭示不同体格部位的菌群在东说念主类关键慢性非感染性疾病中的机制和临床真义,况兼为元基因组学补助的类风湿性关节炎个性化诊疗决策提供基础。

精神分裂症肠说念微生物组特征的宏基因组关联(Nature Communications 2020)

研讨发现,患者菌群中兼性厌氧菌和口腔菌增多,短链脂肪酸合成、色氨酸代谢、多种神经递质的合成/降解等功能后劲发生改革,诠释肠说念菌群的构成和功能都发生了改革。这项研讨揭示了肠说念菌群在精神类疾病发生、发展中的潜在作用,为进一步研讨其发病机制和调养关节提供了新踪影。

加重肥美的肠说念微生物降解肌醇并促进脂质继承(Cell Host & Microbe 2024)

初次从大范围中国肥美东说念主群部队中迫害出潜在致胖菌——巨单胞菌,并揭示其降解肠说念肌醇、增强脂质继承、促进肥美发生的机制;分析631名肥美个体和374名体重平时个体的全基因组和肠说念宏基因组数据,发现巨单胞菌属在肥美个体中富集,且以巨单胞菌属为上风菌属的肠型主要出咫尺肥美个体中;在动物教师中阐明了巨单胞菌会导致宿主肥美,揭示了巨单胞菌属算作myo-肌醇降解者在增强脂质继承和促进肥美方面的作用,为肥美诊疗提供了新计谋。

04

肠说念菌群与多组学

肠说念菌群与多组学研讨是跨学科鸿沟,王人集了微生物学、分子生物学、生物信息学等,关于全面交融肠说念菌群点的结构、功能以及与宿主之间的相互作用有很大匡助,能为注重和调养多种疾病提供新的念念路和关节,包括体重处理、精神健康等。

肥美患者在减肥过问后的肠说念菌群及血清代谢组改革(Nautre Medicine 2017)

这项研讨是华大初次诈欺多组学关节研讨中国东说念主群肠说念菌群与体重的关系,服气了肥美相干的肠说念微生物种类与轮回代谢产物的变化关系,讲解了肥美的缘故和发展的分子机制。研讨团队发现多形拟杆菌的品貌在肥美东说念主群的肠说念中显赫镌汰,这是一种可发酵谷氨酸盐的共生细菌,况兼与脂肪代谢相干;这项研讨讲解了肥美病的缘故和发展的分子机制,为确立肥美病精确分子分型和临床转归精确瞻望提供了表面基础。

血清代谢组、肠说念微生物组和脑功能的多组学分析揭示了双相心扉间隔中微生物群-肠-脑轴的失调(Mol Psychiatry 2022)

研讨发现双相心扉间隔患者存在肠说念菌群零乱,阿克曼菌和优柔梭菌等故意菌品貌显赫下落;况兼其血清中短链脂肪酸、γ-氨基丁酸和B族维生素等水平下落,这些要素与神经活性代谢物显赫相干,也都是肠说念故意菌产物;患者的肠说念菌群相现代谢物与极度融会功能、情感调整和内感受等大脑功能相干,即菌群代谢产物在干与血液之后可对大脑功能产生影响。

孟德尔立地化分析揭示血液代谢物与肠说念微生物组之间的因果关系(Nature Genetics 2022)

初次诈欺孟德尔立地化分析探究菌群与代谢的因果关系,发现多项可能具有应用远景的肠说念菌群与血液代谢物的相互作用。通过构建暴露因素与疾病表型之间的因果,将疾病表型往回回顾一步,有契机构建菌群、功能分子、暴露因素、疾病表型之间的串联关系,从而判辨复杂疾病的致病机理以及分子机制通路,为进一步揭示菌群与表型和疾病关系以及潜在过问关节提供了新的凭证和假说。

05

肠说念菌群与过问

肠说念菌群与过问的研讨是近些年一个快速发展的鸿沟,指通过调整肠说念菌群的构成和功能来缓解或调养疾病。华大在此鸿沟已发布遑急研讨效果,往日有望发现特定菌种或菌株、菌群代谢产物在不同疾病中的遑急作用,将其算作调养的靶点,或基于肠说念菌群检测收尾进行会诊和调养。

对肠说念微生物群和血浆胆汁酸的分析使患者简略分层进行抗糖尿病调养(Nature Communications 2017)

通过多中心、立地绽开的临床研讨王人集肠说念宏基因组及血浆、粪便代谢组学,初次关系降糖药疗效和肠说念菌群特征关系的研讨,不仅破解了阿卡波糖降糖外的代谢获益的机制之谜(可能是通过改革肠说念微生物的胆汁酸代谢,影响宿主胆汁酸信号,从而取得了其降糖外的各式代谢改善获益),同期也为想象靶向肠说念共生菌胆汁酸代谢的新式糖尿病药物提供了新的研讨念念路。

小檗碱和益生菌对2型糖尿病肠说念微生物组的影响(Nature Communications 2020)

研讨探索了益生菌和小檗碱(黄连素)联用的降糖效果,并配合基因组分析检测肠说念菌群的改善。与劝慰剂和单独使用益生菌比较,益生菌+小檗碱(黄连素)组和单独使用小檗碱组的糖化血红卵白改革更涌现,益生菌能促进小檗碱对年长患者的血糖戒指,小檗碱改革肠说念菌群以及菌群相干的胆汁酸代谢和血液胆汁酸构成,可能通过羁系布氏瘤胃球菌来弘扬降血糖作用。

年齿相干和代谢相干的肠说念微生物组特征相反调整心血管疾病风险(Nautre Medicine 2024)

研讨团队潜入分析了立地入选的4491名个体的粪便宏基因组数据,发现肠说念菌群构成与年齿和代谢现象存在相反化关联,并提议“肠说念菌龄”的意见,以为肠说念菌群是影响老年东说念主群健康的遑急因素,揭示了“肠说念菌龄”对代谢零乱的老年东说念主群的心血管疾病风险具有显赫调整作用,独处于宿主年齿与多种环境因素,为不绝探索特定微生物特征的机制和更凡俗应用奠定了基础。

06

其他共生菌群研讨

除了肠说念,东说念主体不同部位(口腔、鼻腔、肺、阴说念、皮肤)各自领有中枢菌群,保护这些部位不被外界微生物滋扰;这些菌群失调也与多种疾病相干,举例牙周、呼吸系统、皮肤、生殖系统等。

女性生殖说念菌群讨好体相当与子宫相干疾病的筹备(Nature Communications 2017)

波多野结衣 女同

收尾那时最为全面的女性生殖说念菌群分析,接纳了先进的宏基因组检测工夫对女性盆腔与高下生殖说念各部位菌群散布及与生殖系统疾病的关联进行研讨;其研讨效果冲突了“盆腔和上生殖说念为无菌环境”的传统融会,初次揭示了从阴说念至盆腔的菌群结构具有一定讨好性,并提议盆腔与女性生殖说念微生态环境和生殖系统健康及相干疾病具有遑急的关联性。

宏基因组-全基因组关联研讨揭示了东说念主类遗传对口腔微生物组的影响(Cell Discovery 2021)

初次基于大样品基因组测序探索宿主基因组对口腔微生物的影响,对1915个东说念主舌背、唾液宏基因组数据和基因组进行了关联分析,发现5个遗传位点与口腔微生物组具关系联性;基于1439东说念主的部队分析,考据了其中4个位点与口腔微生物的关联;宿主miRNAs具有调控特定口腔细菌孕育的智力;并使用机器学习模子探索了基因组和微生物组对牙结石和牙龈出血等牙周疾病易感风险的瞻望性能。

整合的东说念主类皮肤细菌基因组目次揭示大都未开导的栖息地特异性微生物组种种性和功能(Advanced Science 2023)

研讨团队告捷地构建了一个颐养的东说念主体皮肤基因组目次,涵盖了来自于22个皮肤部位共813个原核生物物种和5,779个微生物拼装基因组,这其中有包括470个新物种,障翳了20个门,以及1,385个新的拼装基因组。该研讨揭示了东说念主体皮肤微生物组的强大后劲,为往日研讨提供了新的标的,是继2021年的中国汉族东说念主皮肤菌群宏基因组研讨发表后的又一代表性效果。

整合的大范围宏基因组拼装和多鸿沟分析服气了东说念主类鼻腔微生物组的性别相反(Genome Biology 2024)

构建了迄今为止最为全面的鼻腔微生物群落目次,并初次系统地评估鼻腔微生物这条“防地”的强度。研讨揭示了微生物之间的复杂相互作用,并识别出在保管鼻腔微生物群落踏实性的看护者——基石微生物;发现女性鼻腔中的微生物群落比男性的更为矫捷,且具有更强的抗病后劲。

往日或不错精确增强“基石菌”,比如使用含有功能性益生菌的鼻腔喷雾剂,为开导新的注重和调养计谋提供了遑急踪影。

除了以上这些著作,还有许多未排列出的遑急研讨效果,都在为菌群与健康鸿沟的发展和跳跃保驾护航,华大也将不绝探索菌群与东说念主体健康的关联与过问决策,挖掘“了不得的民族菌”,坚执“基因科技造福东说念主类”。