科研| Science：微生物群调控的CART +肠神经元自主调节血糖
本文由三生符府主编译
美国纽约洛克菲勒大学粘膜免疫学实验室的Paul A. Muller等人于2020年10月16日在Science发表题为《Microbiota-modulated CART+ enteric neurons autonomously regulate blood glucose》的文章。肠道是一根伸长的，腺状的，受神经高度支配的管，在其远端有微生物。微生物群落的破坏可导致代谢异常，例如肥胖和糖尿病。穆勒等人研究了微生物群如何与肠神经系统相互作用以诱导代谢产物。被称为CART +神经元的自主肠神经元群体在回肠和结肠中富集，那里是大多数微生物驻留的地方。穆勒等人发现，激活或抑制CART +神经元会改变血糖水平，胰岛素水平和摄食行为。此外，通过操纵微生物群，肠神经元的密度以可诱导和可逆的方式发生可塑性反应。
摘要：肠道菌群影响组织生理，新陈代谢以及免疫系统和神经系统的功能。我们发现小鼠中固有的肠道相关神经元（iEAN）在功能上适应于它们占据的肠段；回肠和结肠神经元对微生物定植的反应比十二指肠神经元更敏感。具体而言，在回肠和结肠中富集的内脏性CART +神经元的微生物反应子集可调节进食和葡萄糖代谢。这些CART +神经元将轴突发送到椎前神经节，并与肝和胰腺多突触连接。微生物群耗竭导致CART +神经元的NLRP6和caspase 11依赖性丧失以及葡萄糖调节受损。因此，iEAN子集似乎能够独立于中枢神经系统调节血糖水平。
原名：Microbiota-modulated CART+ enteric neurons autonomously regulate blood glucose
译名：微生物群调控的CART +肠神经元自主调节血糖
期刊：Science
IF：41.845
发表时间：2020.10
通讯作者：Paul A. Muller
通讯作者单位：美国纽约洛克菲勒大学粘膜免疫学实验室。
DOI号：10.1126/science.abd6176
原文链接：
https://science.sciencemag.org/content/370/6514/314.long
科研| Nature：宿主变量致使关于人类疾病的肠道微生物研究结果混淆
本文由三生符府主编译
摘要：对人类疾病中微生物群落的作用研究结果之间的不一致广泛存在，这对识别宿主相关的微生物群落和疾病病理学之间的因果关系提出了挑战。个体间的微生物群落差异增加了假阳性结果，这可能是由于不同人群的不同生活习惯和生理参数对肠道微生物产生了不同的效应。本文指出了人类肠道微生物异质性的可能原因，并指出哪些人类生活习惯和生理参数在对照组与实验组之间不匹配会混淆微生物分析并产生错误的微生物与疾病之间相关性分析结果。我们认为饮酒频率和肠道运动质量是健康组和实验组之间肠道微生物群差异的出人意料的强大原因，这可能扰乱研究设计。我们证明了在大量高负担的人类疾病中增加实验组和对照组间的致混淆变量的匹配程度可以降低组间微生物群落差异并减少错误的相关性分析结果检出率。基于此，我们提出一份宿主变量列表，认为其中的变量应当在人类肠道微生物研究中用于匹配实验组与对照组，这可以增加分析结果的稳健性和可重复性，提高人类疾病和肠道微生物群落之间相关性分析结果的真实性，从而发现与人类疾病具有真实相关性的微生物群。
原名：Host variables confound gut microbiota studies of human disease
译名：宿主变量致使关于人类疾病的肠道微生物研究结果混淆
期刊：Nature
IF：42.778
发表时间：2020.11
通讯作者：Rob Knight和Yasmine Belkaid
通讯作者单位：加利福尼亚大学圣地亚哥分校&美国国立卫生研究院
DOI号：10.1038/s41586-020-2881-9
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2881-9
综述 | Nature Reviews Microbiology：对大多数未培养微生物进行创新性培养
本文由永稷编译
荷兰瓦赫宁根大学微生物实验室Thijs J. G. Ettema等人于2020年10月22日在Nature Reviews Microbiology发表题为《Innovations to culturing the uncultured microbial majority》的文章，该综述对微生物分离培养经典方法、分离培养未培养微生物所面临的阻碍以及新兴分离培养未培养微生物创新性方法进行了综述，为今后微生物培养组实验中微生物的分离培养提供了借鉴。
摘要：尽管微生物基因组学发展迅猛，但是通过实验方法对微生物生物学、生态学及进化进行研究也很重要。由于绝大多数古菌和细菌仍然不可培养，有关其特性仍知之甚少，对其进行培养是对他们进行研究的先决条件。高效培养策略的重视和需要，使得有关微生物培养方法和技术得到了长足的发展。本综述重点对分离培养新型微生物过程中常见的阻碍以及用于靶向或高通量培养微生物的新兴、具有创新性的方法进行讨论。同时，本综述对最新成功分离培养古菌和细菌的例子进行列举，以期为未来对关键微生物的培养提供借鉴。
原名：Innovations to culturing the uncultured microbial majority
发表时间：2020.10
通讯作者：Thijs J. G. Ettema
通讯作者单位：荷兰瓦赫宁根大学微生物实验室
doi：https://doi.org/10.1038/s41579-020-00458-8
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41579-020-00458-8
科研| Nat Rev Microbiol：肠-脑轴在行为异常和脑部疾病中的作用
本文由 Dr. he编译。
摘要：肠道细菌与其宿主通过“肠-脑轴”的双向动态通讯，共同调节免疫、代谢和神经系统的发育和功能，这是一个引人注目的跨界共生现象。这些过程可能会影响人类健康，因为某些动物行为似乎与肠道细菌的组成有关，微生物群落的破坏也与一些神经系统疾病有关。大多数关于宿主微生物群相互作用的见解来自动物模型，它们是研究连接肠道和大脑的各种途径的重要工具。然而，将复杂的人类疾病转化为还原为动物模型有其固有的复杂性和明显的局限性。在这篇综述中，我们讨论了肠道微生物群和大脑之间复杂而关键的联系的新出现和令人兴奋的证据，以及肠道微生物群对神经系统疾病的潜在影响。生物医学这一前沿领域的不断进步可能会对人类健康产生切实影响。
原名：The gut microbiota–brain axis in behaviour and brain disorders
发表时间：2020.10
通讯作者：Livia H. Morais, Henry L. Schreiber IV & Sarkis K. Mazmanian
通讯作者单位：加州理工学院生物与生物工程系
DOI号：https://doi.org/10.1038/s41579-020-00460-0
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41579-020-00460-0
综述 | Nature Biotechnology：地球微生物群落的基因组目录
本文由茗溪编译
美国能源部联合基因组研究所Emiley A. Eloe-Fadrosh等人于2020年11月9日在Nature Biotechnology 发表题为《A genomic catalog of Earth’s microbiomes》的文章。本研究应用大规模基因组解析宏基因组学技术，从Earth’s Microbiomes （GEM）目录中恢复了52,515个中、高质量宏基因组组装基因组（MAGs），并证明了这一资源的价值。GEM目录是基于从不同的微生物栖息地和地理位置取样的10,450个宏基因组构建而成的。这些基因组象征着12,556个新的候选种级操作分类单元（OTUs），它们代表了一个广泛的捕获未培养细菌和古细菌系统发育和功能多样性的资源。
摘要：通过鸟枪法宏基因组重建细菌和古菌基因组可帮助我们深化环境以及宿主相关微生物群落的生态学和进化的见解。本研究将这种方法应用于从覆盖地球所有大陆和海洋的不同栖息地收集的大于10,000个宏基因组，包括来自人类和动物宿主、工程环境、自然和农业土壤的宏基因组，以捕获现有的微生物、代谢和功能潜力。该目录包括52,515个宏基因组组装的基因组，代表12,556个新的候选种级OTUs，跨越135个门。该目录将已知的细菌和古菌的系统发育多样性扩展了44%，并广泛用于流线型比较分析、人机交互式探索、代谢建模和批量下载等多个方面。本研究还展示了该集合在理解次级代谢物生物合成潜力和解决数千个新的宿主与未培养病毒的联系方面的效用。这一资源强调了以基因组为中心的方法的价值，揭示影响生态系统过程的未培养微生物的基因组特性。
原名：A genomic catalog of Earth’s microbiomes
译名：地球微生物群落的基因组目录
期刊：Nature Biotechnology
IF：36.558
发表时间：2020.11.9
通讯作者：Emiley A. Eloe-Fadrosh
通讯作者单位：美国能源部联合基因组研究所
DOI号：10.1038/s41587-020-0718-6
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41587-020-0718-6
科研| Nature Communications：土壤微生物产甲烷作用的热响应随温度变化而减弱
本文由小白同学编译
摘要：厌氧土壤环境中微生物的产甲烷作用对全球甲烷排放有很大的贡献，了解其对温度变化的响应有利于研究这种温室气体与气候变化之间的反馈机制。有氧土壤中微生物活动的补偿性热反应可以减少呼吸作用对温度变化的响应，然而，微生物产甲烷作用是否也表现出对温度变化的代偿反应尚不清楚。本研究以大兴安岭和青藏高原的厌氧湿地土壤为研究对象，探讨了为期160天的增温(+4℃)和降温(- 4℃) 实验如何影响微生物产甲烷作用的热响应，以及这些响应是否与微生物群落的动态变化相对应。微生物产甲烷速率随温度升高而降低，随温度降低而升高，表明微生物产甲烷作用对温度变化表现出代偿性反应。增温和降温条件下产甲烷菌群物种组成的变化在很大程度上解释了土壤中的这种补偿性反应。因此，气候变暖对土壤微生物驱动的甲烷排放的促进作用可能比目前预测的要小。
原名：The thermal response of soil microbial methanogenesis decreases in magnitude with changing temperature
译名：土壤微生物产甲烷作用的热响应随温度变化而减弱
期刊：Nature Communications
IF：11.878
发表时间：2020.11
通讯作者：聂明
通讯作者单位：复旦大学生命科学学院
DOI号：10.1038/s41467-020-19549-4
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-19549-4
科研| Nature Microbiology：利用时间序列整合宏基因组学揭示了噬菌体、质粒和CRISPR免疫在微生物群落动力学中的作用
本文由陶陶编译
卢森堡系统生物医学中心的Susana Martínez Arbas等人于2020年11月2日在Nature Microbiology发表题为《Roles of bacteriophages, plasmids and CRISPR immunity in microbial community dynamics revealedusing time-series integrated meta-omics》的文章，本研究对CRISPR介导的IMGE-宿主相互作用进行了时间序列整合宏基因组学分析. 旨在阐明CRISPR介导的交互作用和iMGEs与宿主之间的动态。
摘要：病毒和质粒(侵袭性移动遗传因子(iMGEs))在微生物群落的形成中发挥着重要作用，但它们与基于CRISPR的免疫的动态相互作用仍未解决。我们在一年半时间里使用宏基因组学分析了一个生物废水处理厂的微生物群落中的iMGE宿主动力学。我们鉴定了31个细菌元基因组，是编码完整的CRISPR-Cas系统及其相应的iMGEs。CRISPR靶向质粒的数量至少是噬菌体的5倍，这突出了CRISPR介导的质粒防御的重要性。时间序列数据的线性建模显示，质粒丰度随时间的变化比噬菌体更能解释观察到的群落动态。群落规模的CRISPR基质粒宿主和噬菌体-宿主相互作用网络显示，CRISPR介导的相互作用增加，与优势的“小芽孢假丝酵母”种群减少相一致。protospacers作为间隔序列插入宿主CRISPR 位点中，由重复序列隔开。了解影响特定种群适合度的因素对于设计不良物种的控制策略和预测或解释整个群落的表型是必要的。
原名：Rooles of bacteriophages, plasmids and CRISPR immunity in microbial community dynamics revealedusing time-series integrated meta-omics
译名：利用时间序列整合宏基因组学揭示了噬菌体、质粒和CRISPR免疫在微生物群落动力学中的作用
期刊：Nature Microbiology
IF：15.54
发表时间：2020.11.02
通讯作者：Emilie E. L. Muller & Paul Wilmes
通讯作者单位：卢森堡大学生物医学系统中心和卢森堡大学科学、技术和医学院生命科学和医学系
DOI号：10.1038/s41564-020-00794-8
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41564-020-00794-8
综述 | Nature Medicine：通过受感染体液的宏基因组二代测序快速检测病原体
本文由茗溪编译
摘要：为了识别病原体，本研究使用了来自体液的细胞游离DNA开发了一种宏基因组二代测序（mNGS）的测试。采用两种测序平台对160例急性疾病患者的182份体液进行mNGS检测，并与微生物培养检测、16S细菌PCR或28S内转录核糖体基因间隔区（28S ITS）真菌PCR进行比较。结果表明，Illumina测序对细菌的检测灵敏度和特异性分别为79和91%，而对真菌的检测特异性为91和89%；同时，通过纳米孔测序，细菌的检测结果分别为75和81%，真菌的检测结果分别为91和100%。在12例culture/PCR-negative阴性体液但最终确诊为感染病患者的病例中，有7例（58%）呈mNGS阳性。实时定量分析使得新型纳米孔测序可以在平均50 min的测序时间和6 h的样本应答时间内识别病原体。总之，快速mNGS检测是诊断不明体液感染的一种有前途的工具。
原名：Rapid pathogen detection by metagenomic next-generation sequencing of infected body fluids
译名：通过受感染体液的宏基因组二代测序快速检测病原体
期刊：Nature Medicine
IF：36.13
发表时间：2020.11.9
通讯作者：Charles Y. Chiu
通讯作者单位：美国加州大学旧金山分校检验医学系
DOI号：10.1038/s41591-020-1105-z
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41591-020-1105-z
科研 | Cell：对病毒感染进行天然抵抗的共生微生物群调节
本文由三生符府主编译。
哈佛医学院，布拉瓦特尼克研究所，免疫学系的Dennis L.Kasper等人于2020年11月18日在Cell发表题为《Commensal Microbiota Modulation of Natural Resistance to Virus Infection》的文章，他们描述了共生微生物通过IFN-β介导的稳态IFN-I反应调节的免疫调节的新机制。此外，他们确定了特定种类的共生细菌调节这种反应的机制——B. fragilis的糖脂信号通过TLR4来诱导结肠LP DCs表达IFN-β。重要的是，他们发现了这种由共生介导的对IFN-β和IFN-I反应的调节在通过增强对病毒感染的抵抗力维持宿主健康方面起着关键作用。
摘要：干扰素（IFN）-Is是抗病毒免疫和稳态免疫系统调节的关键介质。然而，在稳态条件下IFN-I信号的来源尚不清楚。我们发现，共生微生物通过在结肠DCs诱导IFN-β来调节IFN-I相关反应。此外，确定了特定共生微生物诱导IFN-β的机制。拟杆菌门肠道共生微生物的膜外（OM）相关糖脂诱导IFN-β表达。我们使用脆弱的拟杆菌及其OM相关的多糖A，确定通过TLR4-TRIF信号诱导IFN-β表达这一机制。已证明这种纯化的微生物分子对水疱性口炎病毒（VSV）或流感病毒感染的抗病毒活性取决于IFN-β的诱导。在鼠VSV感染模型中，共生诱导的IFN-β调节了对病毒感染的天然抗性。由于IFN-β的生理重要性，发现诱导IFN-β的微生物源分子提供了治疗某些人类疾病的潜在方法。
原名：Commensal Microbiota Modulation of Natural Resistance to Virus Infection
译名：对病毒感染进行天然抵抗的共生微生物群调节
期刊：Cell
IF：38.637
发表时间：2020.11
通讯作者：Dennis L.Kasper
通讯作者单位：哈佛医学院，布拉瓦特尼克研究所，免疫学系。
DOI号：10.1016/j.cell.2020.10.047
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867420314549
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