聚焦腸道噬菌體：9文一覽近期必讀進展 | 熱心腸日報

今天是第1829期日報。

特別提醒 ? 休刊預告：為全力籌備 2021 中國腸道大會，本周四和周五《熱心腸日報》休刊兩天，周末會推出大會學術報告短科普實錄，敬請期待。

Nature 子刊：人體病毒的裝配、組成和宿主相互作用（綜述）

Nature Reviews Microbiology[IF:34.209]

① 病毒總數與人類細胞的數量相似，總共約10^13；② 病毒在不同部位分布不同，以胃腸道最為豐富，皮膚相對較低，口腔中常見有尾噬菌體目，呼吸道中常見Anelloviridae和Redondoviridae，血液中常見Anelloviridae；③ 健康的嬰兒以循序漸進的方式定植病毒，即原噬菌體誘導提供初始種群，裂解噬菌體增多及人細胞中復制病毒增多；④ 飲食、地理、年齡和健康狀況是影響病毒組成的主要因素；⑤ 噬菌體、真核病毒和宿主免疫的相互作用影響宿主健康。

The human virome: assembly, composition and host interactions
03-30, doi: 10.1038/s41579-021-00536-5

【主編評語】Nature Reviews Microbiology近期發表的綜述中，概述了人類病毒組的組裝、組成和動態，以及宿主病毒組在健康和疾病中的相互作用。推薦專業人士閱讀！（@nana）

噬菌體精準靶向“促癌菌”，改善癌癥療效！（綜述）

FEMS Microbiology Reviews[IF:13.92]

① 通過檢索腫瘤微生物組數據，分析出在腫瘤組織中富集，且有一定“促癌”性質的細菌，包括具核梭菌屬、鏈球菌屬、消化鏈球菌屬、普雷沃菌屬等；② 這些“促癌菌”可通過抑制免疫，刺激促炎細胞因子的釋放，也可直接與癌細胞互作，刺激癌細胞的增殖；③ 噬菌體或可成為一種精準的，且可靶向“促癌菌”的治療方案，針對這些促癌菌的溶解噬菌體已被分離出來并加以鑒定；④ 在臨床應用前，噬菌體，細菌和腫瘤細胞三者間的相互作用仍需進一步闡明。

Bacteriophage manipulation of the microbiome associated with tumour microenvironments-can this improve cancer therapeutic response?
03-25, doi: 10.1093/femsre/fuab017

【主編評語】癌癥組織中微生物的富集是導致癌癥治療失敗的一個重要的因素，因此，靶向清除這些組織中的菌群或可改善療效；抗生素可被用來控制細菌生長，但是它們對微生物的不良生物作用，無法穿透生物膜并增加了抗菌素的抗藥性等影響，都說明急需一種新的替代方案，噬菌體或可成為一種精準的，且可靶向“促癌菌”的治療方案。該綜述強調了在腫瘤組織內部的“促癌菌”的作用，并討論了噬菌體在現有療法上的改善潛力，噬菌體具有調節免疫力和殺死特定細菌的能力，這使其成為消除這些促癌菌的一種合適的替代方案。（@Vera）

Nature子刊：腸道crAss樣噬菌體具有獨特的基因組特征

Nature Communications[IF:12.121]

① 分析4907個人腸道菌的病毒環狀宏基因組組裝基因組（cMAGs），鑒定出近600個CrAss樣噬菌體的基因組，87%的DNA序列可匹配到cMAGs；② 這些crAss樣噬菌體具有單系性，屬于一個病毒目及其下5個科，其中一個科下的基因組幾乎比crAss噬菌體基因組大兩倍，具有高密度的自剪接內含子和內含肽；③ 大多crAss樣噬菌體編碼抑制性tRNA，UGA或UAG終止密碼子被讀取，主要發生在晚期噬菌體基因中；④ 一些crAss樣噬菌體DNA聚合酶類型在A和B家族間頻繁交換。

Analysis of metagenome-assembled viral genomes from the human gut reveals diverse putative CrAss-like phages with unique genomic features
02-16, doi: 10.1038/s41467-021-21350-w

【主編評語】crAss樣噬菌體是人腸道中豐度最高的病毒，能感染擬桿菌門細菌。Nature Communications發表的文章，從人類腸道宏基因組中鑒定了近600種crAss樣噬菌體的基因組，一些crass樣噬菌體具有獨特的基因組特征，如DNA聚合酶在A和B家族之間頻繁的交換，晚期噬菌體基因中替代遺傳密碼的廣泛利用，以及高密度的自剪接內含子和內含肽。對crass樣噬菌體的系統基因組研究不僅增加了我們對人類腸道病毒的認識，而且揭示了噬菌體生物學有趣且鮮為人知的一面。（@nana）

人體腸道中ΦcrAss002噬菌體的分離和特征分析

Microbiome[IF:11.607]

① 培養體系中添加抗生素抑制快速生長的細菌，并選擇性地富集革蘭氏陰性擬桿菌，以促進crAss樣噬菌體生長，有7種不同的crAss樣噬菌體數量增加；② 分離鑒定出ΦcrAss002 ，這是從Alphacrassvirinae候選亞科中分離到的第一株噬菌體；③ ΦcrAss002可感染木糖降解擬桿菌，但不能形成噬菌斑，也不能溶解木糖降解擬桿菌；④ 體外共培養時，ΦcrAss002和木糖降解擬桿菌可高水平共存，這與人腸道中噬菌體和宿主共豐度相一致。

Isolation and characterisation of ΦcrAss002, a crAss-like phage from the human gut that infects Bacteroides xylanisolvens
04-12, doi: 10.1186/s40168-021-01036-7

【主編評語】腸道crass樣噬菌體有4個亞科。迄今為止，在純培養中分離到的具有代表性的噬菌體只有3種:ΦcrAss001和兩種密切相關的噬菌體DAC15和DAC17。Microbiome近期發表的文章，首次從人類腸道中分離出ΦcrAss002，該噬菌體可以跟腸道木聚糖溶菌擬桿菌高水平共存。腸道噬菌體的研究有助于了解噬菌體在細菌-腸道穩態中的作用。（@nana）

腸道元基因組分析發現數千種新噬菌體

Microbiome[IF:11.607]

① 在5742個人類腸道元基因組中，鑒定出3738個噬菌體基因組；② Quimbyviridae、Flandersviridae和Gratiaviridae，均感染擬桿菌，前兩個科分布廣泛且數量豐富；③ 在Flandersviridae噬菌體中首次發現脂質生物合成途徑；④ 一些Quimbyvirridae噬菌體具有多樣性生成逆轉錄元件，可產生嵌套在防御相關基因中的高變量靶基因；⑤ HipA家族蛋白激酶是某些Gratiaviridae噬菌體的獨特特征，或能修飾宿主細胞膜，防止被其他噬菌體重復感染。

Thousands of previously unknown phages discovered in whole-community human gut metagenomes
03-29, doi: 10.1186/s40168-021-01017-w

【主編評語】Microbiome近期發表的文章，通過對整個人類腸道宏基因組中發現的噬菌體基因組的分析，至少確定了三個新的尾病毒目候選家族，并揭示了人類腸道中噬菌體-宿主相互作用的各種假定機制。這些發現還擴展了噬菌體基因的功能，特別是脂質生物合成途徑、過氧化氫酶類、HipA家族蛋白激酶和與防御相關的高變基因。這些發現將有助于人類腸道病毒組的分類和功能特征研究。（@nana）

高通量測序如何用于定位可誘導噬菌體的基因組位置？又如何量化噬菌體活性？

Microbiome[IF:11.607]

① 用鼠傷寒沙門氏菌，驗證高通量測序數據定位可誘導前噬菌體位置的可行性：可定量噬菌體與宿主比例，定位基因組中的可誘導噬菌體；② 在小鼠腸道模型菌群Oligo-MM12或sDMDMm2中定位了5個誘導噬菌體，并定量了它們的活性，有兩個含橫向轉導電位信號；③ 該方法也適用于體外誘導的Oligo-MM12小鼠糞便宏基因組，包括相對豐度低于1%的菌株；④ 生物信息學工具對菌株基因組中噬菌體位置的預測結果是可變且不一致的，這凸顯了實驗驗證的重要性。

High throughput sequencing provides exact genomic locations of inducible prophages and accurate phage-to-host ratios in gut microbial strains
03-29, doi: 10.1186/s40168-021-01033-w

【主編評語】溫和的噬菌體影響細菌種群的密度、多樣性和功能。最近研究表明，它們也是腸道微生物群的直接調節劑，并間接影響宿主的健康和疾病。Microbiome發表的文章，提出了一種使用高通量測序數據定位可誘導的前噬菌體并量化其活性的方法。最后，研究還強調，對預測的噬菌體進行實驗驗證仍然是細菌基因組注釋的一個重要任務，因為單靠生物信息學工具的預測可能不夠準確。（@nana）

MetaHiC噬菌體-細菌互作分析，揭示人腸道中活躍的循環噬菌體

eLife[IF:7.08]

① 使用MetaHic和Meta3C技術對10位健康人群糞便樣本宏基因組進行測序、拼接、組裝細菌基因組和噬菌體基因組；② 使用Mash v.2.0軟件計算噬菌體重疊群及跟細菌MAGs的間距，同時使用PILER-CR鑒定特征性MAGs中的CRISPR序列，以研究噬菌體與宿主的互作網絡；③ 人體腸道內約70%的噬菌體僅感染一種細菌，即噬菌體對人類腸道內的宿主具有特異性；④ 原位噬菌體-宿主比率表明約3/4的噬菌體為溶原性噬菌體，只有約5%的噬菌體是處于主動復制狀態。

MetaHiC phage-bacteria infection network reveals active cycling phages of the healthy human gut
02-26, doi: 10.7554/eLife.60608

【主編評語】eLife發表的文章，開發并應用一種改進的meta3C方法（metaHiC）來研究10個健康人體腸道微生物群中的噬菌體及其相互作用，總共確定了6763個獨特的宿主-噬菌體對，這或許代表了迄今為止人類腸道微生物群最大的感染網絡。研究發現，有3/4的噬菌體是休眠的溶原性噬菌體，有5%的噬菌體的測序覆蓋率高于宿主的測序覆蓋率，表明這些噬菌體正在積極分裂。對17個crAss 樣噬菌體家族成員序列分析發現，每種噬菌體都有一個獨特的宿主，但都屬于擬桿菌屬。通過這種方法可以確定樣本中的噬菌體宿主靶點，并或可用于糞菌移植和噬菌體療法。（@nana）

國內團隊揭示海洋無脊椎動物RNA病毒的遺傳多樣性

Science China-life Sciences[IF:4.611]

① 上海巴斯德所崔杰團隊從不同海域共采集了3門6綱58種的海洋無脊椎動物樣品，并利用宏轉錄組的測序方法對不同物種的RNA病毒組進行研究；② 該團隊使用改進的生物信息分析方法，鑒定出了涵蓋9個病毒家族的363個RNA病毒，其中的315個與已知的RNA病毒相似度較低，被認為是全新的RNA病毒；③ 該團隊首次報道了海洋漢坦樣病毒，其較陸地漢坦病毒更為古老，因此提出了漢坦病毒可能具有海洋起源的假說。

Viromes in Marine Ecosystems Reveal Remarkable Invertebrate RNA Virus Diversity
05-06, doi: 10.1007/s11427-020-1936-2

【主編評語】2021年5月6日，國際重要學術期刊《中國科學：生命科學》（SCIENCE CHINA Life Sciences）在線發表了中國科學院上海巴斯德研究所崔杰研究組題為“Virome in Marine Ecosystems Reveal Remarkable Invertebrate RNA virus Diversity”的最新研究成果。結合基因組結構和統計學分析，該團隊展示了豐富的海洋病毒遺傳多樣性和病毒基因組可塑性，揭示了不同海域間、不同宿主類別間可能存在的病毒傳播現象。整體而言，該研究通過解析海洋無脊椎動物RNA病毒組，描繪病毒生態圈，為海洋RNA病毒的起源、進化、傳播提供了重要見解。（@劉永鑫-中科院-宏基因組）

哺乳期腹瀉仔豬腸道菌群發生了哪些變化？

Frontiers in Microbiology[IF:4.235]

① 分析1 ~ 3周齡健康仔豬和感染豬流行性腹瀉病毒(PEDV)的仔豬糞便菌群組成；② 健康仔豬和腹瀉仔豬間，及3個不同年齡組之間菌群結構存在顯著差異；③ PEDV感染引起的生態失調導致腹瀉仔豬腸道中，大腸桿菌-志賀氏菌、腸球菌、梭桿菌和韋榮球菌的豐度增加；④ 在腹瀉仔豬中梭桿菌和韋榮球菌數量增加與年齡顯著相關；⑤ 健康仔豬中存在產SCFA的細菌，但在不同年齡段的腹瀉仔豬中沒有發現；⑥ 健康和腹瀉仔豬直系同源基因簇功能類群之間存在顯著差異。

Dynamic change of gut microbiota during porcine epidemic diarrhea virus infection in suckling piglets
2019-02-25, doi: 10.3389/fmicb.2019.00322

【主編評語】豬流行性腹瀉(PED)是一種對家畜健康具有嚴重影響的疾病，目前的研究多集中在健康仔豬和PED仔豬腸道微生物群的比較上，導致對腹瀉仔豬腸道微生物群動態變化的了解較少。Frontiers in Microbiology發表的文章，分析了感染豬流行性腹瀉病毒(PEDV)的仔豬在哺乳過渡階段的腸道微生物群特征。結果表明，PEDV感染引起了豬腸道微生物群的嚴重擾動。因此，通過與年齡相關的方式調節腸道微生物群可能是預防或治療PEDV的一種有效方法。（@nana）