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宏基因组学技术及其在微生物学研究中的应用
自然环境中超过99%的微生物不能用传统的方法进行纯培养，这大大限制了人类认识微生物世界的视野。宏基因组学是20世纪90年代发展起来的，它是通过直接提取环境中全部微生物的总基因组DNA并克隆到合适的可培养微生物宿主中来筛选目的基因的新方法。它已广泛应用于农业、林业、土壤、海洋、人体医学等各个领域，从发酵工艺到生物能源再到环境治理等与人们生活息息相关的各个方面都起到突出的作用。本文重点介绍了宏基因组学在微生物学研究中的应用，旨在说明宏基因组技术可以获得难以人工培养的微生物基因组信息，这使我们在很大程度上提高了对环境中微生物资源多样性的认识，并使其极大的为人类有效开发利用。
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上消化道癌及其癌前病变微生物菌群研究进展
随着宏基因组学的广泛应用,微生物菌群与疾病相关性研究已成为研究热点.深入探讨上消化道癌及其癌前病变与微生物菌群间的潜在关联,对于上消化道癌早诊早治、临床诊疗、预后评估均有重要意义.本文通过查阅PubMed、Embase、万方数据平台等数据库文献,对目前口腔癌、食管癌和胃癌及其癌前病变与微生物菌群研究现况进行了总结,发现食管癌及癌前病变菌群多样性或丰度普遍降低,且牙龈卟啉单胞菌和具核酸杆菌可作为食管癌预后的标记物;胃癌前病变进展为癌的过程中,乳杆菌丰度呈升高趋势.本文从宏基因组学的角度综述了上消化道癌潜在生物学病因研究方面的进展,以期为探索上消化道癌的发病机制和预防控制提供科学依据.
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宏基因组学与中医证候研究
宏基因组学是指直接提取环境中总DNA,对微生物基因总和进行研究的一门新学科.宏基因组技术是研究不可培养微生物的一种新技术,强调微环境的整体性,与中医学的宏观思想不谋而合.因此,若能将宏基因组技术有效应用于中医证候学的研究,将对于促进中医证候学生物学基础的研究大有裨益.
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肠道菌群与心血管疾病关系的研究进展
人体肠道中的微生物与宿主相互作用.近年来,人们逐渐认识到肠道菌群与心血管疾病之间的关联性,甚至其中的因果关系及产生的分子机制,其中包括肠道微生物生成的氧化三甲胺(TMAO)在动脉粥样硬化性心脏病和心力衰竭的发病机制中的作用和短链脂肪酸及其受体在血压调节中的作用等代谢途径.
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全基因组测序在病原微生物学中的应用及研究进展
全基因组测序技术的问世，为基因组研究带来了极大便利，目前已应用于解决许多微生物方面的问题。本文对微生物全基因组测序技术进行了简要概述，主要从病原微生物的发现和培养诊断、病原体特性的快速鉴定、疫情暴发监测及流行病学溯源、疫苗开发及变异监测、宏基因组学以及单细胞测序6个方面，总结归纳了新一代全基因组测序技术在病原学检测中的作用，并对该研究目前存在的问题进行了回顾总结。全基因组测序具有快速、准确及相对便宜的特点，但是就目前来说，将其应用到临床实验室进行常规病原学检测仍存在一些困难。（中华检验医学杂志，2016，39：319－321）
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肠道菌群与慢性心力衰竭相关性研究进展
近年来,越来越多的研究证据提示肠道菌群与慢性心力衰竭病理生理过程可能存在相互作用.本文主要从肠道病原菌及内毒素移位、肠道细菌相关代谢产物、利用基因测序技术揭示肠道菌群紊乱以及影响肠道菌群的干预手段4个角度综述肠道菌群与慢性心力衰竭的相关研究进展,具体包括如下几个方面.首先,慢性心力衰竭患者可能存在"肠道内病原菌增加-肠壁血流减低、形态改变并通透性增加-内毒素移位并刺激机体炎症反应-患者死亡风险增加"这样一病理过程.其次,肠道细菌相关代谢物如氧化三甲胺、硫酸对甲酚、硫酸吲哚酚、氨以及胆汁酸与慢性心力衰竭存在关系.再次,近两年基于16S rDNA及宏基因组测序技术的研究更为直接与全面地解释了慢性心力衰竭患者存在显著的肠道菌群紊乱.后,肠道菌群的干预手段如抗生素、益生菌以及饮食,可能影响慢性心力衰竭的严重程度或与其预后存在关联.
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抑郁症患者肠道菌群丰度和种类及基因功能通路的病例对照研究
目的 探讨抑郁症患者的肠道菌群丰度和种类及基因功能通路情况.方法 采用鸟枪法宏基因组测序方法,对18例抑郁症患者(抑郁症组)及24名健康对照者(对照组)的肠道菌群丰度和种类及基因功能通路情况进行分析.结果 抑郁症和对照组在菌群丰度上差异无统计学意义(t=0.33,P=0.74),而在细菌种类水平上差异有统计学意义(t=-4.37,P<0.01).氨基酸球菌属、发酵型氨基酸球菌、发酵氨基酸球菌DSM20731、糖解梭菌WM1、瘤胃菌属、嗜中温螺旋杆菌为抑郁症组较对照组表达较多的6种细菌(F=19.50、15.50、26.46、26.72、13.57、14.59,均P<0.01),而嗜二氧化碳噬细胞菌、绿色糖单孢菌、猫螺杆菌ATCC_49179为抑郁症组较对照组表达较少的3种细菌(F=19.95、12.66、69.52,均P<0.01).2组在菌群基因的功能通路上差异有统计学意义(均P<0.01),抑郁症组较对照组表达较高的2种通路为泛酸酯和辅酶A合成、色氨酸代谢通路(F=12.84、10.46),抑郁症组较对照组表达较低的通路为P53信号通路(F=13.35).结论 抑郁症患者肠道菌群的表达失调,这可能与泛酸酯和辅酶A合成、色氨酸代谢、P53信号通路表达差异有关,提示肠道菌群种类的表达失调可能参与了抑郁症的发病.
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肝硬化患者肠道微生物代谢功能的宏基因组学研究
目的：分析肝硬化患者远端肠道微生态菌群代谢功能的变化。方法选取16例肝硬化患者及20例正常人，提取其肠道微生物宏基因组DNA进行高通量Solexa测序，对测序基因进行代谢功能的注释，比较肝硬化患者与正常人之间的差异，找出疾病相关的肠道微生物代谢功能的变化。结果肝硬化患者肠道菌群功能多样性降低，对药物、必需氨基酸、丙酸盐等的代谢能力以及炎性反应显著增强，而对丁酸盐、胆汁酸的代谢能力以及细胞周期相关的功能显著降低。结论在肝硬化的影响下，肠道微生物的生长环境被破坏，肠道菌群为了适应环境，在功能和代谢方面表现出一定程度的代偿。
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肠道菌群与人体疾病发病机制的研究进展
2007年国际联合研究项目人类微生物组计划(The Human Microbiome Project,HMP)和人类肠道元基因(或宏基因)组学计划(Metagenomics of The Human Intestinal Tract,MetaHIT)正式启动,标志着肠道宏基因组研究的时代已经到来.人是由90％的共生微生物组成的超级生物体,微生物尤其是肠道微生物参与了人体的营养吸收和代谢,通过这种相互作用方式影响着人体的健康和疾病的发展.本文从多种途径综述肠道菌群对疾病发病机制的研究进展,旨在为寻找人类的健康和疾病的治疗靶点提供一些新的思路.
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肥胖者唾液微生物宏基因组学特点
目的:探讨肥胖者口腔唾液微生物的特点,比较肥胖者与正常体重者口腔唾液微生物组成、基因功能及代谢通路上的差异.方法:研究纳入无全身系统性疾病、无牙周炎及口腔黏膜病的肥胖者及性别、年龄相匹配的正常体重者,收集研究对象的非刺激性唾液.提取唾液样本DNA,用高通量测序方法进行宏基因组分析,结果经数据质控后进行物种分类及注释,差异物种线性判别分析(linear discriminant analysis, LDA),基因预测,基因集构建和功能注释分析.结果:过滤后每个样本得到可分类的、细菌的DNA序列平均条数为2 630 428.唾液微生物群落共包括11个菌门、19个菌纲、26个菌目、41个菌科、62个菌属和164菌种.肥胖组与正常体重组微生物群落的优势菌门相同,为变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和梭杆菌门,两组在纲、目、科、属、种等分类水平上均发现相对丰度差异具有统计学意义的物种.在纲水平上,Negativicutes纲和丹毒丝菌纲(Erysipelotrichia)丰度在肥胖组中的相对丰度高于正常体重组(P<0.05),黄杆菌纲(Flavobacteriia)和Bateroidetes纲在肥胖组中的相对丰度低于正常体重组(P<0.05).9个菌属在两组间丰度差异具有统计学意义;种水平上,16个菌种的丰度差异具有统计学意义,其中产黑色素普雷沃氏菌(Prevotella melaninogenica)、唾液普雷沃氏菌(Prevotella salivae)、Solobacterium moorei和极小阿托波氏菌(Atopobium parvulum)等在肥胖组中相对丰度高于正常体重组(P<0.05),而血链球菌(Strepto-coccus sanguinis)在正常体重组中相对丰度高于肥胖组(P<0.05).对基因预测结果进行分析,发现肥胖组样本基因数目较正常体重组多,差异有统计学意义(P<0.05),其中与营养和能量代谢、环境信息处理、人体疾病等通路相关的基因在肥胖组唾液样本中显著富集(P<0.01). 结论:肥胖者与正常体重者的口腔唾液微生物在物种组成、基因数目及代谢通路上均存在差异,值得今后扩大样本量进一步研究.
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宏基因组学与动物病原微生物检测
宏基因组学（ metagenome）是直接从土壤、海水、人及动物胃肠道、口腔、呼吸道、皮肤等环境中获取样品DNA，利用载体将其克隆到替代宿主细胞中构建宏基因文库，以高通量检测为主要技术来研究特定环境中全部微生物的基因组及筛选活性物质和基因的新兴学科。利用宏基因组学技术不仅能够有效地检测特定环境的微生物群落结构，扩展了微生物资源的利用空间，发展了新兴的高通量检测技术，丰富了生物信息学内容。基于宏基因组学研究方法在环境微生物研究中的优势，对近年来相关领域、方法及其在人及动物病原微生物研究中的应用进行综述，以期将此方法用于实验动物病原微生物的调查分析及动物疫情、生物安全的监测。
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宏基因组学与道地药材研究
宏基因组学是将分子生物学技术应用于微生物基因总和研究的一门新兴学科,现已广泛应用于医药、农业、海洋生态环境、土壤生态环境等领域.道地药材凭借其质优、疗效好的优势自古以来被各医家所青睐,其形成与诸多因素有关,其中根际微环境在药用植物次生代谢产物形成中起着重要作用.着重介绍宏基因组学的概念、技术策略以及其在道地药材研究中的应用现状,进一步阐明土壤微生物对道地药材形成机制的影响,并为解决药用植物连作障碍提出新的研究思路.
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快速老化小鼠SAMP8模型粪便代谢物和肠道菌群改变的研究
目的 研究快速老化小鼠SAMP8模型老化过程中粪便代谢物和肠道菌群的变化.方法 采用1H-NMR代谢组学和宏基因组学技术,探索衰老相关的代谢标志物和肠道菌群,并对代谢物与肠道菌群进行Pearson关联分析.结果 SAMP8小鼠粪便中指认出31种内源性代谢物,与SAMR1小鼠相比,13种代谢物发生显著改变.差异代谢物主要富集在4条代谢途径:苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成,苯丙氨酸代谢,组氨酸代谢.肠道菌群分析发现10月龄快速老化小鼠SAMP8肠道菌群多样性明显改变,10种菌群的相对丰度显著改变.相关性分析结果表明,ChristenseneUaceae菌科与苯丙氨酸、组氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和尿苷酸均呈正相关;Dehalobacterium菌属与酪氨酸,Planococcaceae动球菌科与缬氨酸均呈负相关.结论 通过研究快速老化小鼠SAMP8模型粪便代谢物和菌群的变化规律,为衰老机制及抗衰老药物研究提供实验依据.
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宏基因组学与人类健康关系研究进展
近些年来,随着高通量测序技术发展,有关宏基因组学的研究开始逐步进入人们的视野,越来越多的人开始关注并研究宏基因组与人类健康的关系.在人类生活的环境中存在着许许多多生物群落;对他们进行宏基因组学研究,分析DNA序列,构建宏基因组文库,进而了解人类周围环境中微生物组成以及彼此间的交互作用,探讨对人类健康的影响,对于促进健康、防止疾病有着重要意义.
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454测序方法对人参种子内生真菌种类的研究
目的:研究人参内生真菌的生物多样性.方法:采用454测序技术对人参种子内生真菌进行分析.结果:测试的样品中,样品4与其他样品内生真菌区系差异较大,而其他四份样品之间存在的差异较小.子囊菌门真菌在人参种子内生真菌中占有绝对优势,平均百分比为32.7％;针对归类到属而言,共鉴定到属的种类为46个属,其中镰刀菌属序列数所占比列大,为优势菌属.结论:人参种子中的内生真菌具有多样性,内生菌的分布在种子个体中也存在差异性.
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16S rRNA基因测序技术在肝脓疡细菌鉴定中的作用
目的：评价16S核糖体RNA （rRNA）基因测序在肝脓疡中细菌鉴定中的应用价值。方法2012年1月-2013年12月间共20例肝脓疡行经皮置管引流的患者，分别行脓液培养，血培养和16S rRNA基因测序。利用454 GS Junior System对脓液基因组DNA行PCR和16S rRNA基因测序。脓液培养，血液培养和16S rRNA 基因测序结果进行分别评价。结果脓液和血液培养阳性的患者分别是9例（45%）和4例（20%）。16S rRNA基因测序细菌鉴定率为90%，明显高于传统的培养方法。结论16S rRNA基因测序方法较传统的培养方法能更准确和有效对肝脓疡进行细菌鉴定。
关键词： 肝脓疡 脓肿培养 宏基因组学 16S rRNA基因测序 -
上海地区汉族健康成年人唾液微生物菌群结构分析
目的 研究健康成年人唾液微生物群落结构.方法 采集37名健康的上海地区常驻汉族居民的非刺激唾液,利用Illumina Hisep测序平台对微生物16 S rDNA的V3～V4高度可变区扩增产物进行测序,分析唾液微生物的群落结构.结果 共获得1 329 271条优质序列,平均每个样本为(35 926.24±4 718.069)条,这些序列可归为110个属,12个门.其中有5个优势菌门(97.54％),以及12个核心菌属(79.71％).男性与女性两组之间的生物多样性指数及主成分分析等差异均无统计学意义(P＞0.05).结论 对上海地区汉族健康成年人口腔唾液微生物群落结构的分析,为进一步研究人类口腔唾液微生物群落结构提供了基础资料,且为口腔疾病的防治及诊断提供了参考.
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宏基因组学及其在医药学中的应用
宏基因组是研究特定环境中所有生物群体基因组的一门学科,自然界中微生物超过99%都不可培养,宏基因组技术是研究不可培养微生物的一种新技术,将在微生物多样性、新基因发现、药物筛选、人体与共生微生物的相互作用及人类一些疾病的研究中发挥重要作用.
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高通量测序技术在临床病毒学领域的应用
本文总结了近几年高通量测序平台的发展现状,比较了不同测序平台的性能及特点.同时还对目前高通量测序平台在近两年临床病毒学领域的应用,包括病原学诊断、分子流行病学、宏基因组学和临床治疗转归等几个方面,逐一举例进行了阐述.籍此加深专业人员对高通量测序平台的认识,促进该技术在临床病毒学的转化与应用.
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宏基因组学在海洋药物研究中的应用
目前,超过95%的海洋微生物不能够人工培养,这造成了资源获取上的瓶颈问题,进而限制了大量新海洋药物的开发和研究.宏基因组学是一种不依赖于人工培养,直接从海洋环境中提取DNA建立宏基因组文库的方法;如此建立的文库理论上可以覆盖环境中所有微生物的遗传信息,因此,宏基因组学的出现使获得大量生物资源成为可能.功能基因或者某一合成通路的基因簇可以用特定方法分析鉴定,进而异源表达获得异源活性物质.宏基因组学方法主要包括大片段DNA的分离、宏基因组文库的构建、基因筛选、基因簇的表达及阳性克隆的检测.本文综述了宏基因组学的研究方法及其在海洋药物开发中的地位和应用,并探讨了宏基因组学在海洋药物研究中的应用前景.
