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《国际人类微生物组联盟倡议发起“国际微生物组大科学计划”》

  • 来源专题：科技大数据监测服务平台
  • 编译者： dingxq
  • 发布时间：2019-06-02

  • 5月27日，为期2天的SAHAM•2019“标准化、自动化与高通量分析技术在微生物组大科学计划中的应用”研讨会在中国科学院深圳先进技术研究院（下称“深圳先进院”）召开，中国科学院院士赵国屏，中国科学院院士赵玉芬，美国科学院院士Margaret Mcfall-Ngai，国际人类微生物组联盟（IHMC）主席Francisco Guarner等300余名来自国内外的专家学者参加会议，共同探讨深圳合成生物研究重大科技基础设施（下称“大设施”）的设计和建设。

    微生物组被称作人体健康的“晴雨表”。所谓“微生物组”，是指人体中全部微生物及其遗传信息的总和。“每个人体内都有大量微生物，一个50千克重的人，体内微生物约有1.5千克。”大会主席赵立平教授介绍，仅肠道内的微生物就多达1000余种，其携带的基因信息总量是人体自身基因组信息的50-100倍……

  • 原文来源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/5/426855.shtm
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相关报告

  • 《微生物所王军研究组在调控微生物组的组成和功能相关宿主基因定位研究中连续取得进展》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2021-03-04
    • 微生物组在人类健康和疾病中的作用日益受到关注，在近十年以来已经成为生命科学的热点和重点领域。对于人体微生物组例如肠道菌群的基础组成和功能的研究已经积累了大量的数据，但是影响微生物组的环境及宿主因素仍然有许多亟待解决的问题。人的基因组与代谢和免疫相关的基因和微生物组有着密切的互作，可能影响微生物的多样性；但是由于微生物组作为复杂生态系统，又有大量的随机因素干扰，因此研究人体影响宿主微生物组成的基因需要在大群体中进行全基因组关联研究（GWAS），同时要在分析方法上进行一系列创新。 　　近期，自然遗传杂志（Nature Genetics）在线发表国际大型研究计划“MiBioGen”最新研究成果“Large-scale association analyses identify host factors influencing human gut microbiome composition”(2021, 53:156-165), 中国科学院微生物组王军研究员为文章的共同第一作者，同时也是唯一来自中国的参与者。该研究中纳入了欧美、中东、东亚多个国家和种族的24个队列、超过1.8万人的基因组和肠道菌群数据，是迄今为止最大的肠道菌群的GWAS工作。该论文揭示了肠道菌群在不同人群间的异质性，同时鉴定出遗传性较高的细菌类群，以及多个影响菌群组成特征的基因位点，并通过基因集富集分析、全表型组关联研究和孟德尔随机化方法等，探索了遗传-微生物关联对宿主健康相关特征的潜在影响。 　　“MiBioGen”是由王军以及比利时和荷兰的多位科学家发起，旨在从全基因组的层面研究人体基因对肠道菌群的影响的大型国际研究计划，该计划已建立一系列新型研究方法，该成果是计划正式发表的首批研究成果。 此外，王军研究员与西湖大学和中山大学合作，近期在Microbiome上发表“The interplay between host genetics and the gut microbiome reveals common and distinct microbiome features for complex human diseases”（2020，8:145）的研究文章，他们1475名中国人的微生物组进行GWAS分析，探究遗传对肠道菌群的影响；通过双向孟德尔随机化分析，研究了人肠道菌群与复杂疾病之间的因果关系，并根据菌群特征的共性和特性对不同疾病进行了聚类，发现不同疾病之间共通的菌群特性，例如帕金森病与结直肠癌之间、系统性红斑狼疮和慢性粒细胞白血病之间，可能相似的菌群特征。这也是在中国人群中第一次系统的进行菌群相关的GWAS研究，为理解中国人群中的基因和菌群互作以及疾病发生具有重要的意义。 王军研究组长期关注健康和疾病中人体基因和微生物组的互作关系，并且利用GWAS工具进行了一系列更加深入的研究，在2016年在Nature Genetics发表封面文章完成第一个菌群GWAS（Genome-wide association analysis identifies variation in vitamin D receptor and other host factors influencing the gut microbiota. 2016, 48:1396–1406）以后，应邀在国内重要期刊Protein Cell发表综述文章“Of genes and microbes: solving the intricacies in host genomes”(2018, 9(5):446-461)，系统介绍基因-微生物组互作的研究方法和已有工作；以及在中国科学：生命科学（Science China: Life Science）上发表评论文章“Strengthening the functional research on the interaction between host genes and microbiota”（2020， 63：929–932），呼吁更多在中国人群中的研究以及国内外的合作，共同解析人体微生物组结构功能的基因基础。  　　王军研究组的项目受到了中国科学院战略先导专项“病原体宿主适应性与免疫干预” ，科技部重点研发项目，国家自然科学基金重大研究计划培育项目和面上项目等多项资金的资助。  
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  • 《Nature子刊综述深度解读！如何利用微生物组的基因组特性来预测癌症的发生及进展？》
    • 来源专题：中国科学院病毒学领域知识资源中心
    • 编译者：malili
    • 发布时间：2020-06-01
    • 2020年5月28日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Nature Cancer上题为“Microbiome genomics for cancer prediction”的综述文章中，来自魏茨曼科学研究所等机构的科学家们论述了如何利用微生物组的基因组学特征来进行癌症预测。 尽管癌症基因组学能作为一种强大的工具帮助理解癌症发病机制并帮助开发新型诊断工具，但目前研究人员却很少研究维生素组在癌症诊断和临床疗法评估中扮演的关键角色，这项研究中，研究者Elinav等人就论述了通过研究癌症的宏基因组如何能够促进不同肿瘤类型的识别、诊断和分级。 研究人员对小鼠和人类进行的大量研究表明，微生物组的改变或与癌症的发生、发展和对疗法的反应直接相关，而宿主微生物组与癌症病理学之间的一种可能性的链接就是微生物所产生的代谢产物，这些潜在的生物活性分子可以在肿瘤局部或远端产生，其能够系统性地涌入宿主体内并影响肿瘤相关的过程；微生物代谢产物的特性及其效应子功能可能也会在拥有不同微生物组或暴露于不同饮食、药物或其它环境因素的个体之间产生差异，在癌症或其疗法反应的背景下，这些微生物组衍生的分子的组合或许是有益的，也可能是有害的；同时通过分析患者机体的宏基因组特征，还能提供一种病人特殊的化学特征，并与微生物生态系统组成的分析相结合，这或许就为患者个性化的干预提供了一种新的视角。 尽管对癌症发生分子基础的全面描述主要集中在人类基因组的改变上，但最近的研究报告却发现了特殊癌症类型和特定微生物组蓝图之间的关联；然而，研究人员并不是非常清楚这种关联之间的程度，以及其对癌症诊断、预后和治疗所产生的影响；基于对细菌和病毒与特性类型癌症之间关联的了解，研究者就开始对TCGA计划中超过1万名癌症患者中涉及33种癌症类型的1.8万多份肿瘤样本进行全基因组和RNA测序数据进行分析，经过严格的筛选和分类，研究人员利用这些样本中的微生物DNA序列开发了一种新型算法，其能够有效区分15种不同的癌症组织和正常组织，并对癌症类型进行分类，同时研究者还能利用基于组织的微生物模型来区分I期和IV期癌症，这些在结肠癌、胃癌和肾脏癌症中都表现良好，而在其它类型的癌症中就表现地有限。深入分析来自结肠癌等癌症患者机体的样本就能帮助建立不同类型癌症与微生物遗传特性之间的关联，即结肠癌中存在的梭菌属、宫颈癌中存在的Alphapapillomavirus genus等。 随后研究者进一步研究利用来自TCGA血液样本的测序数据来检测微生物DNA（mbDNA）的特征并且检测是否这种新型算法能够预测不同类型癌症的存在；值得注意的是，将这种经过TCGA训练的机器学习分类技术应用于血液样本衍生的mbDNA特征上，并与不同类型癌症的存在相关联。随后研究人员将他们的研究结果与现有的ctDNA试验进行了比较，结果发现，mbDNA能有效区分Ia和IIc期的癌症及并未检测到基因组改变的肿瘤，从而就能为传统ctDNA方法提供新的工具。最后，利用从独立临床队列参与者机体的血浆样本中提取的无细胞DNA的宏基因组测序方法，研究者发现，这种方法能够区分健康个体和癌症患者，同时还能区分前列腺癌和肺癌患者等；总之，通过对肿瘤和循环mbDNA特征进行深入研究，研究人员就能提供一种创新性的方法，将癌症患者从健康个体中筛选出来，并且能区分特殊的癌症类型，在某些情况下还能识别早期和晚期癌症患者。 这项研究补充了过去一些强调微生物组在癌症中重要性的报告，来自人类微生物组研究计划的数据显示，人类机体微生物的特征会表现出时间和空间上的变化。尽管饮食、环境、宿主机体遗传因素和早期微生物的暴露都是造成这种异质性的原因，但这种多样性在很大程度上依然无法解释，最近有研究表明，不同原发性癌症（其中许多发生在胃肠道）中存在的细菌会影响癌症患者的预后表现。相关研究发现或许并不局限于原发性肿瘤，有意思的是，相同的细菌也可以在同一患者的转移性肿瘤中发现，这就表明，原发性肿瘤和转移性肿瘤之间或会表现出微生物组的稳定性。尽管目前研究人员对癌症中微生物组所扮演的生物学功能的了解仍然有限，但我们都知道，微生物组会影响患者的疗法预后以及其对常规化疗和免疫疗法的反应。 癌症诊断的金标准技术依赖于活组织检查，随后由病理学家对活组织进行显微镜检查，对患者的癌症进行遗传学分析通常会寻找遗传改变，从而就能帮助指导有关靶向疗法方案的决策；液体活检是一种新型方法，其能对循环肿瘤细胞进行分析研究，但其主要是用于监测在肿瘤治疗或手术后辅助治疗中已经确诊的癌症患者；研究者Galon等人开发的免疫评分技术就能通过测定肿瘤位点的宿主免疫反应来确定早期结肠癌患者的疾病复发风险。 为了理解利用微生物DNA对癌症患者效益的潜在临床意义，研究者就需要将研究结果置于当前癌症诊断和临床随访方法的背景下进行；从这个角度来讲，研究人员发现了一些非常有趣的结果，首先，他们能够识别出早期癌症患者，并未对基因组变异进行监测，而基于ctDNA的分析就能够得出证据；其次，在某些情况下，研究者能够正确地将癌症患者分类到特定的阶段，这优于其它液体活检方法，相关研究发现就表明，mbDNA监测方法能帮助识别早期（仍可治愈）癌症患者，并能作为一种快速的癌症筛查工具。 尽管这些发现具有非常明显的临床意义，但科学家们仍然有一些问题需要解决，比如，是否能利用微生物组的特征来预测癌症的发生及进展；未来的研究也需要提供明确的证据来证实这种潜在强大工具的有效性，另一个有趣的问题就是，这些微生物组的特征是否真的能够改变患者的治疗情况，在这种情况下，其就能作为一种指示患者预后和监测的生物标志物。很显然，这种方法还需要进一步测试和验证，因此后期研究者可能还需要一段时间，直到相关的测试通过了监管部门的评估和临床实践的应用，后期研究者还将继续在更大的人群队列和不同类型的癌症患者中进行后续研究。（生物谷Bioon.com） 参考资料： Adlung, L., Elinav, E., Greten, T.F. et al. Microbiome genomics for cancer prediction. Nat Cancer 1, 379–381 (2020).doi：10.1038/s43018-020-0059-x 原文链接：http://news.bioon.com/article/6756374.html
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