1.“4K”微生態(tài)定義

人體微生物群是人體內(nèi)部與體表所有微生物有機體的總稱[1]，其組成包括非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒（包括噬菌體）、原核生物中的真細(xì)菌和古細(xì)菌，以及真核細(xì)胞微生物。與之對應(yīng)，微生物群可以分為病毒群、細(xì)菌群、古細(xì)菌群和真核細(xì)胞型微生物群。微生物組也可以相應(yīng)地分為病毒組、細(xì)菌組、古細(xì)菌組、真核細(xì)胞型微生物組。BIOTREE創(chuàng)作開發(fā)的“4K”微生態(tài)，是在宏基因組學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的深度微生物組學(xué)研究，同時涵蓋宏病毒組、宏細(xì)菌組、宏古菌組、宏真菌組共四種單獨的組學(xué)產(chǎn)品。

表1. 四種微生物構(gòu)造的區(qū)別

2.深度宏基因組新品發(fā)布

由病毒、細(xì)菌、古細(xì)菌和真核生物組成的復(fù)雜微生物群落通過捕食和資源競爭等機制相互作用，并與環(huán)境相互作用。隨著二代測序技術(shù)的興起，人類腸道細(xì)菌的研究有了飛躍性的發(fā)展，但是對真菌、病毒和古菌的研究仍未得到充分開發(fā)。我們基于宏基因組數(shù)據(jù)挖掘細(xì)菌、真菌、病毒和古菌的物種信息，深度了解腸道內(nèi)“4K”微生態(tài)組成、變化規(guī)律及其相互作用。

3.宏病毒組與人體健康疾病間的相互作用

最近的研究表明，共生的腸道病毒不僅積極地與細(xì)菌等微生物相互作用，同時也與哺乳動物的免疫系統(tǒng)密切相關(guān)，如在噬菌體治療過程中，噬菌體能夠敏化抗生素抗性細(xì)菌，并促發(fā)機體免疫從而保護(hù)宿主免受抗性細(xì)菌感染。

圖1. 宏病毒部分應(yīng)用[2]

4.宏細(xì)菌-宿主器官代謝物組成的器官軸與疾病間的關(guān)系

腸道菌群和宿主免疫代謝系統(tǒng)之間的復(fù)雜相互作用會影響其他器官相關(guān)的功能，它們之間形成“軸”。這種連鎖反應(yīng)能通過宿主和微生物及其代謝物之間的直接或間接相互作用。宿主-微生物免疫代謝軸是宿主細(xì)胞途徑和各種微生物群之間的多向通信系統(tǒng)；在這個軸內(nèi)，不同的微生物能夠通過代謝影響膽汁酸、維生素、氧化三甲胺、短鏈脂肪酸、神經(jīng)遞質(zhì)等物質(zhì)的合成及分解，進(jìn)而影響機體的多器官功能運行，比如調(diào)控炎癥因子如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-1β（IL-1β）、白介素-6（IL-6）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）和抗炎癥因子如白介素-10（IL-10）、白介素-1Ra（IL-1Ra）來調(diào)節(jié)機體免疫功能，從而在宿主疾病的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后、預(yù)防和預(yù)警過程中具有重要的作用。

圖2. 腸道細(xì)菌-器官軸及關(guān)鍵代謝物

5.宏古菌及其與癌癥相關(guān)代謝物

研究表明，古菌中編碼與癌癥相關(guān)代謝物（如短鏈脂肪酸和多胺）的基因在腸道和口腔樣本中更為普遍和多樣化；編碼與癌癥相關(guān)代謝物的基因主要與Euryarchaeota門和TACK超門有關(guān)，特別是產(chǎn)甲烷古菌。

圖3. 古菌及其與癌癥相關(guān)代謝物[3]

6.宏真菌組與人體健康疾病間的相互作用

念珠菌、馬拉色菌、曲霉菌、附球菌、酵母菌、鏈格孢菌和枝孢菌等是人體常見的共生真菌，可在口腔、皮膚、陰道、胃腸道及呼吸道中定殖。

真菌群在人體健康中有重要作用，其失調(diào)及真菌感染與炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)、腸易激綜合征(irritable bowel syndrome, IBS)、大腸癌、口咽念珠菌病、囊性纖維化、哮喘、移植物抗宿主病(graft-versus-host disease, GVHD)、代謝疾病等多種疾病相關(guān)。

免疫系統(tǒng)和真菌之間存在復(fù)雜的雙向互作，真菌免疫相關(guān)遺傳突變可影響人體對真菌相關(guān)疾病的易感性。

圖4. 宏真菌相關(guān)疾病[4]

7.人類腸道微生物組在健康方面發(fā)揮著重要作用

大量研究表明微生物組與人體健康和疾病發(fā)生、發(fā)展存在密切關(guān)系，尤以腸道微生物組最為重要。人體微生物組與哮喘等超敏反應(yīng)疾病，肥胖、糖尿病、肝臟疾病等代謝相關(guān)疾病，心腦血管疾病，IBS，IBD，慢性腎病，消化道腫瘤，自閉癥、抑郁癥和阿爾茨海默病等精神性疾病均有關(guān)。

表2. 人體微生物組相關(guān)疾病[5]

參考文獻(xiàn)：

[1]?The human microbiome project

[2]?A century of the phage: past, present and future

[3]?Contributions of Human-Associated Archaeal Metabolites to Tumor Microenvironment and Carcinogenesis

[4]?The mycobiota of the human body: a spark can start a prairie fire

[5]?人體微生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展

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