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發(fā)布于 2020年12月3日

上期小編已經(jīng)和各位老師分享了腸道微生物對人類的健康和疾病的影響。目前在醫(yī)學上應用的方向也十分廣泛，比如癌癥、代謝疾病、心腦血管疾病、胃腸道疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、免疫系統(tǒng)疾病、老年病、呼吸道疾病以及新生兒、藥效評估、靶向藥物指導應用等等。通過腸道微生物了解疾病的發(fā)生發(fā)展機制，為疾病的治療提供新的思路。

腸道微生物組的生態(tài)失調(diào)可誘導疾病的發(fā)生并能調(diào)控宿主基因的表達。宿主基因表達與腸道微生物的變化關系密切，因此腸道微生物組可以作為某些疾病的診斷標記，健康腸道微生物組的移植也可逆轉(zhuǎn)微生物的失調(diào)，從而達到治療疾病的效果。

?本期小編將會結合幾篇高分文章聊聊微生物組學與宿主轉(zhuǎn)錄組學聯(lián)合應用，從菌群失調(diào)與宿主相關基因表達之間的關聯(lián)揭示疾病等發(fā)生發(fā)展的機制。

案例一囊性纖維化患者腸道微生物與宿主基因調(diào)控間相互作用

題目：Interactions between the gut microbiome and host gene regulation in cystic fibrosis?

期刊：Genome Medicine

IF：10.675

發(fā)表時間：2020年1月

研究思路：

圖1研究思路

本文作者通過對囊性纖維化患者和健康對照者的結腸黏膜樣本進行RNA-seq，以確定差異表達的宿主基因。16S rRNA測序研究結直腸粘膜特征微生物，并確定患者與健康對照之間的差異菌群。最后作者對腸道粘膜組織特定的細菌與宿主基因之間的關系進行了建模。

作者發(fā)現(xiàn)與健康對照相比，囊性纖維化患者的結腸中有1543個基因（CFTR）差異表達。這些基因富集于胃腸道和結直腸癌相關功能，如結直腸癌的轉(zhuǎn)移、腫瘤抑制、p53、mTOR信號通路等。囊性纖維化患者腸道菌群多樣性下降，產(chǎn)丁酸菌（Ruminococcaceae 和?Butyricimonas）減少，其他菌（Actinobacteria and Clostridium）豐度增加。結直腸癌相關基因（LCN2和DUOX2）的表達與結直腸癌相關細菌（Ruminococcaceae 和Veillonella）豐度相關。

本文除了介紹了囊性纖維化患者宿主基因表達與粘膜組織菌群，還探索了宿主-微生物相互作用在囊性纖維化結直腸癌病理學中潛在作用。本文提供了囊性纖維化患者結直腸癌患病風險的標志物。

圖2結腸直腸癌相關基因與腸道粘膜微生物之間的相互作用

案例二特異性皮炎和銀屑病微生物與宿主相互作用

題目：Microbe-host interplay in atopic dermatitis and psoriasis ?

期刊：Nature communications

IF：12.121

發(fā)表時間：2019年10月

研究思路：

?圖3研究思路

本文通過16S RNA測序、宏基因組測序及轉(zhuǎn)錄組測序技術研究了特異性皮炎和銀屑病患者皮膚微生物群落結構以及皮膚基因表達模式。發(fā)現(xiàn)特異性皮炎和銀屑病與健康對照皮膚微生物組成存在顯著差異。特異性皮炎以金黃葡萄球菌為主并與宿主皮膚屏障功能、色氨酸代謝和免疫激活相關。銀屑病皮膚微生物群落與宿主基因表達存在微弱的關聯(lián)性。并為皮膚生態(tài)失調(diào)的生物標志物和靶向治療提供基礎。

圖4金黃色葡萄球菌特征以及功能關聯(lián)

案例三新型宿主導向療法治療艱難梭菌感染

題目：New Host-Directed Therapeutics for the Treatment of Clostridioides difficile Infection ?

期刊：mBio

IF：6.787

發(fā)表時間：2020年3月

研究思路：

圖5研究思路

藥物介導的保護依賴于微生物群落的存在，其在喚起宿主防御以促進保護性免疫作用。本文通過構建小鼠模型進行16S rRNA測序和轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)藥物均增加了一些先天免疫應答相關基因的表達?？傊葘幬锿ㄟ^激活IL-33和通過宿主防御機制去清除病原體，促進疾病減輕和小鼠模型的生存。

艱難梭菌是一種孢子形成的厭氧菌，也是引起抗生素相關結腸炎的主要原因。由于治療方案較少且疾病復發(fā)率高，因此迫切需要開發(fā)新的治療方案。本文確定了先導藥物治療機制，在小鼠模型的致死艱難梭菌感染（CDI），提高對藥物在感染發(fā)病機制中的作用的理解即宿主對艱難梭菌的免疫反應。總之研究強調(diào)了先天免疫的重要性，以及免疫調(diào)節(jié)作為對抗CDI的潛在治療選擇的重要性。