1999年以來(lái),,華大發(fā)表或聯(lián)合發(fā)表SCI收錄論文3,565篇(與菌群研究相關(guān)的有71篇);其中在Cell/Nature/Science/NEJM期刊及其子刊上發(fā)表文章共計(jì)451篇(與菌群研究相關(guān)的為24篇),。(統(tǒng)計(jì)截至2022年4月) 此外,,華大還申請(qǐng)了疾病相關(guān)微生物標(biāo)記物,、功能益生菌株等相關(guān)發(fā)明專(zhuān)利300余項(xiàng),申請(qǐng)進(jìn)入歐洲,、日本,、美國(guó)、中國(guó)香港,、澳大利亞等多個(gè)國(guó)家和地區(qū),,已獲批140余項(xiàng)。(統(tǒng)計(jì)截至2022年6月) o1 全球微生物菌群研究概覽 隨著研究的深入,,人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到人體微生物在疾病早期診斷,、治療干預(yù)和預(yù)后監(jiān)控、以及個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)等方面的重要意義,。許多國(guó)家都早早加大了腸道菌群方向的科研投入,,努力創(chuàng)造屬于腸道微生物的高端領(lǐng)域。 美國(guó)和歐盟啟動(dòng)的HMP計(jì)劃 2007年12月,,美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)宣布正式啟動(dòng)“人體微生物組計(jì)劃(HMP)”,,又稱(chēng)“人類(lèi)元基因組計(jì)劃”。2014年,,HMP計(jì)劃第二階段啟動(dòng),,即”綜合人體微生物組計(jì)劃”(iHMP) 歐盟MetaHIT計(jì)劃 2008年1月,歐盟委員會(huì)宣布啟動(dòng)“人類(lèi)腸道宏基因組計(jì)劃(MetaHIT)”,,MetaHIT計(jì)劃的目的是研究人類(lèi)腸道中的所有微生物群落,,進(jìn)而了解人類(lèi)腸道中細(xì)菌的物種分布,并探討腸道微生物與人的肥胖,、糖尿病,、腸炎等疾病的關(guān)系。 美國(guó)NMI計(jì)劃 2016年5月,,美國(guó)宣布啟動(dòng)“國(guó)家微生物組計(jì)劃(NMI)”,。這是奧巴馬政府繼腦計(jì)劃、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué),、抗癌“登月”之后推出的又一個(gè)重大國(guó)家科研計(jì)劃,。 在我國(guó),《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》將微生物組相關(guān)研究列為特定技術(shù)發(fā)展方向的重點(diǎn)研究領(lǐng)域,,也突出強(qiáng)調(diào)了腸道微生態(tài)研究在現(xiàn)代食品制造技術(shù)中的應(yīng)用,。 o2 華大在菌群研究領(lǐng)域的科研實(shí)力 中國(guó)科學(xué)家在腸道微生物研究起步之時(shí)即參與了研究。2010年,,華大與歐盟Meta HIT合作開(kāi)展的腸道微生物組研究,,以封面文章的形式發(fā)表在Nature上。自此,,以華大為代表的中國(guó)科研機(jī)構(gòu),,開(kāi)始連續(xù)多年率先在頂級(jí)雜志上發(fā)表多篇重量級(jí)文章,。僅華大一家,在腸道微生物相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)主導(dǎo)或參與了幾十篇高質(zhì)量科研論文,,發(fā)表在Nature,、Science、New England Journal of Medicine等頂級(jí)科學(xué)雜志上,。 研究領(lǐng)域也在不斷拓展,,包括不斷地完善人類(lèi)腸道參考基因集,其中包含的基因數(shù)量從300萬(wàn)增長(zhǎng)到1,200多萬(wàn),,第一次用基于腸道菌群關(guān)聯(lián)分析的方法研究了腸道與糖尿病的關(guān)系,,采用該研究思路和方法,分別研究了腸道菌群與大腸癌,、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎,、心血管等多種疾病的關(guān)系。同時(shí)探討了不同人群腸道菌群的差異,,以及不同的喂養(yǎng)方式,、出生方式對(duì)嬰兒腸道菌群的影響,為腸道微生物與疾病健康的關(guān)系不斷提供新的科學(xué)依據(jù),。 從第一個(gè)人腸道菌群基因集的建立,,到參與提出腸型假說(shuō),,到采用Metagenomics-wide assoaciaton study(MWAS)宏基因組分析方法,,再到用自主研發(fā)平臺(tái)進(jìn)行meta測(cè)序,華大與合作伙伴始終引領(lǐng)宏基因組的發(fā)展,,充分證明了中國(guó)科研的實(shí)力,。 華大在微生物領(lǐng)域的研究實(shí)力雄厚,啟動(dòng)或參與了多個(gè)大型的微生物研究計(jì)劃,,包括萬(wàn)種微生物基因組計(jì)劃,、人體腸道微生物宏基因組研究計(jì)劃(MetaHIT)、百萬(wàn)微生態(tài)基因組計(jì)劃和地球環(huán)境微生物計(jì)劃(EMP),。 o3 華大菌群科研成果概覽 1999年以來(lái),,華大發(fā)表或聯(lián)合發(fā)表SCI收錄論文3,565篇(與菌群研究相關(guān)的有71篇);其中在Cell/Nature/Science/NEJM期刊及其子刊上發(fā)表文章共計(jì)451篇(與菌群研究相關(guān)的為24篇),。(統(tǒng)計(jì)截至2022年4月) 此外,,華大還申請(qǐng)了疾病相關(guān)微生物標(biāo)記物、功能益生菌株等相關(guān)發(fā)明專(zhuān)利300余項(xiàng),,申請(qǐng)進(jìn)入歐洲,、日本、美國(guó),、中國(guó)香港,、澳大利亞等多個(gè)國(guó)家和地區(qū),,已獲批140余項(xiàng)。(統(tǒng)計(jì)截至2022年6月) 以下是按時(shí)間順序選取了一些腸道菌群相關(guān)的科研成果作為分享: 2010年,,華大發(fā)表在Nature封面上關(guān)于“構(gòu)建人體腸道微生物參考基因集”的研究論文,,開(kāi)創(chuàng)了高通量測(cè)序研究人體腸道菌群的新時(shí)代,被稱(chēng)為21世紀(jì)前十年最重要的科研成果之一,。[1] 2011年,,Nature刊載了由華大基因參與的腸道菌群研究論文,該研究指出:人類(lèi)能以腸道內(nèi)的細(xì)菌種類(lèi)和數(shù)量,,劃分成3種不同的“腸型”,,分別以富集擬桿菌Bacteroides、普氏菌Prevotella和瘤胃球菌Ruminococcus (species group)為特征,;本研究是第一次提出“腸型(enterotypes)”概念,,此發(fā)現(xiàn)被當(dāng)年Science評(píng)為2011年度重大科技突破事件。[2] 2012年,,Nature刊載了華大基因聯(lián)合深圳市第二人民醫(yī)院等單位完成的“腸道微生物與Ⅱ型糖尿病的宏基因組關(guān)聯(lián)分析”研究,,該研究基于新一代鳥(niǎo)槍法深度測(cè)序技術(shù),研發(fā)出新的宏基因組關(guān)聯(lián)分析(Metagenome-Wide AssociationStudy, MGWAS)方法,,明確了中國(guó)人群中的糖尿病患者與非糖尿病患者腸道微生物組成上的差異,。華大建立的宏基因組關(guān)聯(lián)分析技術(shù),開(kāi)啟了疾病的臨床研究全新的視角,。[3] 2013年,,國(guó)際頂級(jí)雜志Nature上公布了華大研究團(tuán)隊(duì)大樣本分析肥胖人群的腸道菌群特征,該研究通過(guò)分析123名非肥胖和169名肥胖丹麥人腸道微生物基因組成,,發(fā)現(xiàn)兩組樣本中腸道微生物基因和物種豐富度上存在明顯差異,。與細(xì)菌豐富度高的人相比,細(xì)菌豐富度低的人特點(diǎn)是整體肥胖,、胰島素抵抗和血脂異常以及炎癥表型更明顯,,這表明菌群豐度而不是特定的菌群分類(lèi)可較為明顯區(qū)分胖瘦。[4] 2014年,,華大基因團(tuán)隊(duì)在Nature Biotechnology上公布了截至當(dāng)時(shí)最全的腸道微生物參考基因集,,鑒定出近988萬(wàn)個(gè)微生物基因目錄。該目錄包含了大多數(shù)腸道微生物近乎完整的基因,,該目錄的建立,,將有助于定量表征腸道微生物組的宏基因組、超轉(zhuǎn)錄組和元蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù),,以了解其在人類(lèi)健康和疾病人群中的變化,。[5] 2015年,華大基因團(tuán)隊(duì)在Nature Medicine上發(fā)表了類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者腸道和口腔微生物組的特定變化的研究,并提出了使用微生物組組成進(jìn)行預(yù)后和診斷的潛在方法,,這些研究結(jié)果為預(yù)防或治療類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎提供了新的治療可能,,患者或許有一天能夠通過(guò)治療他們的腸道來(lái)緩解關(guān)節(jié)疼痛。[6] 2016年,,Nature Reviews Microbiology刊載了華大基因宏基因組關(guān)聯(lián)分析(Metagenome-Wide Association Study,,MWAS)綜述,該綜述總結(jié)了近年來(lái)人體微生物疾病研究領(lǐng)域的成果,,指出宏基因組關(guān)聯(lián)分析(MWAS)是挖掘微生物組寶藏的有力工具,,可以高分辨率研究微生物組與復(fù)雜疾病的關(guān)聯(lián),提出我們需要在人類(lèi)微生物組中更好地描述細(xì)菌生物學(xué)特性,,才能理解MWAS鑒定的細(xì)菌菌株與疾病有何關(guān)系,。[7] 2017年,Nature Medicine刊載了瑞金醫(yī)院和華大基因合作的針對(duì)中國(guó)人肥胖和腸道菌群的研究成果,。研究者建立了217個(gè)肥胖相關(guān)的基因關(guān)聯(lián)群組,,并通過(guò)血清代謝組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)多形擬桿菌(一種可發(fā)酵谷氨酸鹽的共生細(xì)菌)的豐度在肥胖者中顯著降低,,而這種細(xì)菌與脂肪代謝相關(guān),。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)為未來(lái)針對(duì)中國(guó)人減肥藥物的開(kāi)發(fā)提供了全新的方向和候選菌株。[8] 2018年,,GigaScience刊載了華大基因聯(lián)合北大深圳醫(yī)院開(kāi)展中國(guó)育齡女性子宮菌群研究,,該研究通過(guò)宏基因組測(cè)序鑒定了從陰道至腹膜液微生物的漸變特征,還通過(guò)附加人群交叉驗(yàn)證了所得結(jié)論,,是當(dāng)時(shí)為止最為系統(tǒng)的中國(guó)人女性生殖道菌群研究,。[9] 2019年,華大厚積薄發(fā)在Nature Biotechnology上發(fā)布人體腸道可培養(yǎng)細(xì)菌基因組集,,提供了1,500多條高質(zhì)量的細(xì)菌基因組,,對(duì)現(xiàn)有的人腸道細(xì)菌參考基因組有很大補(bǔ)充,為精準(zhǔn)解密腸道菌群與疾病之間的關(guān)系提供重要的基礎(chǔ),。[10] 2020年,Nature Communications上刊登了由上海交大醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院與華大研究院聯(lián)合主導(dǎo)的一項(xiàng)多中心隨機(jī)雙盲對(duì)照臨床試驗(yàn),,表明在抗生素預(yù)處理后,,小檗堿(單獨(dú)使用或與特定混合益生菌聯(lián)用)能有效幫助2型糖尿病患者降糖,并揭示了其潛在的腸道菌群靶點(diǎn)和作用機(jī)制,。這些發(fā)現(xiàn)為靶向腸道菌群以改善糖尿病等代謝疾病帶來(lái)了新啟示,,具有臨床應(yīng)用前景。[11] 2021年,,華大基因在Gastroenterology發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn),,基線時(shí)的腸道菌群可以預(yù)測(cè)節(jié)食減肥的結(jié)果,且在減重過(guò)程中一些細(xì)菌種類(lèi)的豐度發(fā)生明顯變化。這些發(fā)現(xiàn)為基于腸道菌群的個(gè)體化減肥飲食干預(yù),,提供了新思路,。[12] 2022年,華大基因發(fā)表在Nature Genetics上的研究,,分析了3,432名中國(guó)人的全基因組,、糞便宏基因組、人體測(cè)量學(xué)和血液代謝物數(shù)據(jù),,通過(guò)M-GWAS以及雙向孟德?tīng)栯S機(jī)化分析,,鑒定出腸道微生物組(如特定微生物分類(lèi)單元及菌群功能)與血液代謝物水平之間的潛在因果關(guān)系,為進(jìn)一步揭示菌群與表型和疾病關(guān)系以及潛在干預(yù)方法,,提供了新的證據(jù)和假說(shuō),。[13] 本文只是選取了華大13項(xiàng)腸道菌群的關(guān)鍵研究,還有更多沒(méi)有羅列到的研究,,都在默默地為該領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步添磚加瓦,,而華大也不會(huì)停下腳步,堅(jiān)持探索菌群與人體健康的關(guān)聯(lián)與干預(yù)方案,,終要做到“基因科技造福人類(lèi)”,。 同時(shí),尹哥一直在提醒,,人類(lèi)應(yīng)該善待微生物,,學(xué)會(huì)與這個(gè)“地球之王”和諧共處,協(xié)同發(fā)展而非利用抗生素等手段趕盡殺絕,。因?yàn)樗鼈儫o(wú)處不在,,水、空氣,、土壤,、食物等等;因?yàn)樗鼈兣c我們互利共生,,每個(gè)人都不是“一個(gè)人”,,而是“人菌共生”的生態(tài)系統(tǒng);也因?yàn)樗鼈?,我們認(rèn)識(shí)了許多疾病的本質(zhì),,也學(xué)會(huì)了如何預(yù)防和治療疾病。 參考文獻(xiàn): [1]Qin J, Li R, Raes J, Arumugam M. et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 2010 Mar 4;464(7285):59-65. [2]Arumugam M, Raes J, Pelletier E. et al. Enterotypes of the human gut microbiome. Nature. 2011 May 12;473(7346):174-80. doi: 10.1038/nature09944. Epub 2011 Apr 20. Erratum in: Nature. 2011 Jun 30;474(7353):666. Erratum in: Nature. 2014 Feb 27;506(7489):516. [3]Qin, J., Li, Y., Cai, Z. et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes. Nature 490, 55–60 (2012). [4]Le Chatelier E, Nielsen T, Qin J. et al. Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers. Nature. 2013 Aug 29;500(7464):541-6. [5]Li J, Jia H, Cai X. et al. MetaHIT Consortium. An integrated catalog of reference genes in the human gut microbiome. Nat Biotechnol. 2014 Aug;32(8):834-41. doi: 10.1038/nbt.2942. Epub 2014 Jul 6. PMID: 24997786. [6]Zhang X, Zhang D, Jia H. et al. 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