千菌万码 Microbial Matters (Zhenrun Jerry Zhang)

一支穿云箭，千菌万码来相见！大家好，我是张禅跑。

今天介绍的文章是：Codiversification of gut microbiota with humans （人类与肠道菌群的共同多元化）。2022年9月发表于Science 《科学》杂志。

第一作者：Taichi A. Suzuki, J. Liam Fitzstevens

通讯作者：Ruth E. Ley

通讯单位：Max Planck Institute for Biology, Tubingen 马克斯普朗克生物研究所

我们已经知道，人类的肠道里有数万亿个细菌，它们帮助我们消化食物、抵御感染，甚至影响我们的情绪和行为。但是这些细菌从何而来呢？尤其是如果把时间尺度放大，从人的一生放大到人类的进化史，那么肠道菌群是怎样与人类演化的呢？它们是否与人类一起进化的呢？哪些细菌与人类共同分化了？共同分化的细菌有什么特征？

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm7759

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今天给大家分享一下我对《身体的问题，肠知道》一书的读后感。这本书由拉施妮·拉杰博士撰写，她是一位专门研究消化道疾病的医生和科普作家。书中用房子比喻人体，探讨肠道菌群在维持健康方面的重要性。书中列举了最新的研究结果，详细解释了“房子”的每个房间与肠道菌群的关系。作者还提供了具体的食谱和建议，旨在帮助读者改善肠道健康。对于希望学习一些基本的肠道菌群与健康的知识的读者，这是一本不错的入门书籍。

在小宇宙APP中的本期节目下评论留言，点赞数最高的三条评论会得到主播送出的一本《身体的问题，肠知道》。欢迎大家踊跃互动！

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Microbial Matters, a podcast introducing latest microbiome research.

J. Suez, Y. Cohen, R. Valdés-Mas, U. Mor, M. Dori-Bachash, S. Federici, N. Zmora, A. Leshem, M. Heinemann, R. Linevsky, M. Zur, R. B.-Z. Brik, A. Bukimer, S. Eliyahu-Miller, A. Metz, R. Fischbein, O. Sharov, S. Malitsky, M. Itkin, N. Stettner, A. Harmelin, H. Shapiro, C. K. Stein-Thoeringer, E. Segal, E. Elinav, Personalized microbiome-driven effects of non-nutritive sweeteners on human glucose tolerance. Cell (2022), doi:10.1016/j.cell.2022.07.016.

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今天介绍的文章是：High-throughput, single-microbe genomics with strain resolution, applied to a human gut microbiome （高通量、有菌株解析度的单细菌基因组应用于人类肠道菌群）；在2022年6月发表于Science科学杂志上。

第一作者： 郑文山、赵诗杰

通讯作者：Peter Lu, Eric Alm, David Weitz

通讯单位：哈佛大学，麻省理工学院

00:55 研究菌群基因组的几种策略与其局限性

03:06 微流控技术Microfluidics简介

04:30 正文介绍，Microbe-Seq

08:03 Microbe-Seq的局限

08:54 利益相关声明

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm1483

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今天介绍的文章：

文章1：Fatty Liver Disease Causedby High-Alcohol-Producing Klebsiella pneumoniae，2019年发表于Cell Metabolism.

第一作者：袁静

通讯作者：袁静，刘翟，杨瑞馥

通讯单位：首都儿科研究所，中国科学院武汉病毒研究所，中国人民解放军军事科学院军事医学科学研究院微生物流行病研究所

文章2：Bacteriophage targeting microbiota alleviates non-alcoholic fatty liver disease induced by high alcohol-producing Klebsiella pneumoniae，2023年6月发表于Nature Communications.

第一作者：Lin Gan

通讯作者：袁静，孙英

通讯单位：首都儿科研究所，首都医科大学

比利时一男子“醉驾”却被法院宣判无罪，为什么？中国一男子喝可乐会醉断片儿？自动酿酒综合征有什么健康后果？什么细菌与非酒精性脂肪肝有关，并形成“内源性酒精性脂肪肝”？对于自动酿酒综合征和内源性酒精性脂肪肝的患者，有哪些治疗方法？噬菌体疗法与抗生素治疗在对肠道菌群的影响方面有什么不同？

原文链接：https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(19)30447-4；https://www.nature.com/articles/s41467-023-39028-w

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今天介绍的文章是：Akkermansia muciniphila phospholipid induces homeostatic immune responses （嗜黏蛋白阿克曼菌的磷脂诱导稳态免疫响应）。在2022年7月发表于Nature自然杂志。

第一作者： Munhyung Bae, Chelsi D. Cassilly

通讯作者：Ramnik J. Xavier, Jon Clardy

通讯单位：哈佛医学院，博德研究所

00:51 阿克曼菌与人类健康

02:05 阿克曼菌身上啥是宝？

03:22 阿克曼菌的“精油”

05:16 PE的结构与活性的关系

05:55 阿克曼菌PE的免疫调节效果

07:46 拓展阅读：人类病菌的磺酸脂

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04985-7

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今天介绍的文章是：Fecal microbiota transfer between young and aged mice reverses hallmarks of the aging gut, eye, and brain （年轻与年老的小鼠之间的粪菌移植逆转了肠道、眼睛和大脑的衰老特征），在2022年4月发表于Microbiome。

第一作者：Aimee Parker (兼通讯作者）

通讯作者：Simon Carding

通讯单位：Quadram Institute (英国诺维奇）

A. Parker, S. Romano, R. Ansorge, A. Aboelnour, G. L. Gall, G. M. Savva, M. G. Pontifex, A. Telatin, D. Baker, E. Jones, D. Vauzour, S. Rudder, L. A. Blackshaw, G. Jeffery, S. R. Carding, Fecal microbiota transfer between young and aged mice reverses hallmarks of the aging gut, eye, and brain. Microbiome. 10, 68 (2022).

原文链接：

https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-022-01243-w

将年轻鼠的粪菌移植如耄耋鼠体内可以让它们“返老还童”？

还有其他小鼠实验通过换血让耄耋鼠更年轻？

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今天介绍的文章是：Metagenome assembly of high-fidelity long reads with hifiasm-meta（使用hifiasm-meta进行高保真长读长测序的宏基因组组装）。2022年5月发表于Nature Methods（自然-方法）。

第一作者： Xiaowen Feng

通讯作者：Heng Li

通讯单位：丹娜-法伯癌症研究所

00:24 “千菌万码”名字的来源

03:09 长读长测序原理与优缺点

06:40 文章介绍

H. Cheng, G. T. Concepcion, X. Feng, H. Zhang, H. Li, Haplotype-resolved de novo assembly using phased assembly graphs with hifiasm. Nat Methods. 18, 170–175 (2021).

X. Feng, H. Cheng, D. Portik, H. Li, Metagenome assembly of high-fidelity long reads with hifiasm-meta. Nat Methods, 1–4 (2022).

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41592-022-01478-3

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今天介绍的文章是：Dosing a synbiotic of human milk oligosaccharides and B. infantis leads to reversible engraftment in healthy adult microbiomes without antibiotics （人奶寡聚糖与婴儿双歧杆菌组成的共生元可以在不服用抗生素的健康成人菌群中可逆移植）。在2022年5月发表于cell host & microbe (细胞 - 宿主与微生物）。

第一作者： Julie Button

通讯作者：Gregory McKenzie

通讯单位：Prolacta Bioscience公司

01:23 为什么公司希望使用完全已知成分的配方进行菌群移植？菌群移植需要克服什么“抵抗”？

02:56 益生元prebiotic，益生菌symbiotic，共生元synbiotic

04:50 人奶寡聚糖HMO

05:45 为什么用婴儿双歧杆菌？

06:47 文章正文介绍

13:23 安全性、普适性与展望

J. E. Button, C. A. Autran, A. L. Reens, C. M. Cosetta, S. Smriga, M. Ericson, J. V. Pierce, D. N. Cook, M. L. Lee, A. K. Sun, A. M. Alousi, A. Y. Koh, D. J. Rechtman, R. R. Jenq, G. J. McKenzie, Dosing a synbiotic of human milk oligosaccharides and B. infantis leads to reversible engraftment in healthy adult microbiomes without antibiotics. Cell Host Microbe(2022), doi:10.1016/j.chom.2022.04.001.

原文链接：

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(22)00207-4

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今天介绍的两篇文章：

1.Tian, J. et al. Inactivation of the antidiabetic drug acarbose by human intestinal microbial-mediated degradation. Nat Metabolism 1–14 (2023) doi:10.1038/s42255-023-00796-w.

2.Keller, L. J. et al. Chemoproteomic identification of a DPP4 homolog in Bacteroides thetaiotaomicron. Nat. Chem. Biol. 1–11 (2023) doi:10.1038/s41589-023-01357-8.

肠道菌群与人类的代谢疾病有什么联系？发现肥胖与肠道菌群的联系的是哪个研究？肠道菌群如何影响2型糖尿病？常用的降糖药二甲双胍对肠道菌群有什么影响？为什么有些糖尿病患者对阿卡波糖耐药？DPP-4抑制剂对多形拟杆菌有什么影响？

原文链接：https://www.nature.com/articles/s42255-023-00796-w ；https://www.nature.com/articles/s41589-023-01357-8

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痛风的根源是什么？为什么近年来中国高尿酸血症的患病率如此迅速攀升，已经成为继“三高”之后的“第四高”？人类为何在进化中失去了尿酸酶基因，导致我们成为“天生痛风圣体”？现有的降尿酸药物有哪些副作用，为什么需要探索新的降尿酸途径？肠道菌群如何在尿酸代谢中发挥了重要作用，能够帮助我们有效降低尿酸水平？斯坦福大学的最新研究如何揭示肠道细菌降解尿酸的潜在机制？中山大学的研究如何发现肠道细菌可以通过刺激宿主促进尿酸排泄？高尿酸血症和痛风患者如何通过饮食管理、体重管理和生活方式调整来有效控制症状？

今天介绍的文章1：一个广泛分布的基因簇弥补了灵长类动物中尿酸酶缺失的影响（A widely distributed gene cluster compensates for uricase loss in hominids）。在2023年8月发表于《细胞》Cell。

第一作者： Yuanyuan Liu

通讯作者：Dylan Dodd

通讯单位：斯坦福大学医学院

原文链接：⁠https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00687-6⁠

今天介绍的文章2：由模糊另枝菌产生的马尿酸促进肠道尿酸排泄，从而缓解高尿酸血症（Alistipes indistinctus-derived hippuric acid promotes intestinal urate excretion to alleviate hyperuricemia）。在2024年2月发表于《细胞·宿主与微生物》Cell Host & Microbe。

第一作者： 许潆兮、刘鲁笛、朱江源

通讯作者：柳雁

通讯单位：中山大学公共卫生学院广东省营养膳食与健康重点实验室

原文链接：https://www.cell.com/cell-host-microbe/abstract/S1931-3128(24)00036-2

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今天介绍的文章是：Personalized microbiome-driven effects of non-nutritive sweeteners on human glucose tolerance （甜味剂对葡萄糖耐受的影响是个人化的，且由菌群驱动）. 在2022年8月发表于Cell细胞杂志。

第一作者： Jotham Suez, Yotam Cohen

通讯作者：Eran Segal, Eran Elinav

通讯单位：Weizmann Institute of Science 以色列魏茨曼科学研究所

00:38 Eran们的实验室过往研究简介

02:10 甜味剂简介及个人味觉感受

04:14 不同甜味剂代谢的区别以及“0卡”的秘密

05:36 正文介绍：实验设计

07:39 主要结论一：糖精和三氯蔗糖可逆地影响糖耐度

08:20 主要结论二：肠道菌群介导了糖耐度变化，对甜味剂的响应因人而异

09:23 研究局限

10:09 甜味剂不是洪水猛兽，管住嘴迈开腿是正解

原文链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)00919-9

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我正在创建一个介绍最新肠道菌群研究文献的播客，千菌万码。您可以在各个播客平台收听到它。您还可以在爱发电平台支持我！

为什么我想要开始做这一档播客？您收听就知道了。

欢迎大家多多提出宝贵意见！

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今天介绍的文章是：A centimeter-long bacterium with DNA contained in metabolically active, membrane-bound organelles （一个厘米级的、DNA在代谢活跃、膜包裹的细胞器中的细菌）。在2022年6月发表于Science科学杂志。

第一作者： Jean-Marie Volland, Silvina Gonzalez-Rizzo, Olivier Gros

通讯作者：Tanja Woyke, Shailesh V. Date

通讯单位：美国劳伦斯伯克利国家实验室等

00:57 突破性发现一：巨大的肉眼可见的细菌！

03:17 突破性发现二：细菌内有非常多带膜的细胞器！

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abb3634

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今天介绍的文章是：A key genetic factor governing arabinan utilization in the gut microbiome alleviates constipation(一个控制肠道微生物组中利用阿拉伯聚糖的关键基因簇缓解了便秘)。在2023年11月发表于Cell Host & Microbe（细胞·宿主与微生物）。

第一作者：张程程

通讯作者：翟齐啸，张家超，黄适

通讯单位：江南大学食品学院，海南大学食品科学与工程学院，香港大学牙医学院

功能性便秘与哪些疾病相关？不同益生菌菌株缓解功能性便秘的效果为何存在差异？江南大学等团队是如何通过研究长双歧杆菌来发现缓解便秘的有效菌株的？什么植物多糖对缓解便秘起到了关键作用？abfA基因簇在其中扮演了什么角色？临床试验是如何验证abfA基因簇在缓解便秘中的作用的？abfA基因簇如何通过改变肠道微生物组的代谢来缓解便秘？最后我还给受便秘困扰的朋友们提一些建议。

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今天介绍的文章：

Wang, K., Zhang, Z., Hang, J., Liu, J., Guo, F., Ding, Y., Li, M., Nie, Q., Lin, J., Zhuo, Y., et al. (2023). Microbial-host-isozyme analyses reveal microbial DPP4 as a potential antidiabetic target. Science 381. 10.1126/science.add5787.

二肽基肽酶4（DPP4）对于血糖调控有什么作用？什么是“肠道菌源宿主同工酶”？菌源DPP4对于宿主糖耐量有什么影响？为什么西格列汀对有些糖尿病患者无效？多形拟杆菌怎样捣乱？哪个中药活性成分竟可能是新型降糖药？

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.add5787

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今天介绍的文章：

Shen, J., Zhang, J., Mo, L., Li, Y., Li, Y., Li, C., Kuang, X., Tao, Z., Qu, Z., Wu, L., et al. (2023). Large-scale phage cultivation for commensal human gut bacteria. Cell Host Microbe 31, 665-677.e7. 10.1016/j.chom.2023.03.013.

肠道里除了细菌还有什么微生物？噬菌体在肠道生态系统中扮演什么角色，它们又是如何调节细菌种群的？中科院深圳先进技术研究院是如何建立一条大规模的噬菌体分离培养的工作流程的？噬菌体的高度特异性意味着什么，这对于肠道微生物群落管理有什么潜在影响？“噬菌体鸡尾酒疗法”是如何工作的，它在实际医疗中有哪些潜在应用？这项人类肠道噬菌体研究对未来的医疗治疗开辟了哪些新途径？

原文链接：https://www.cell.com/cell-host-microbe/abstract/S1931-3128(23)00117-8

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Microbial Matters, a podcast introducing latest microbiome research. Hi, I’m Jerry Zhang, a chemical biologist studying human microbiome. In this Podcast, I’m going to share with you newest advances in microbiome research, especially those related to human health.

Sarrazin-Gendron, R. et al. Improving microbial phylogeny with citizen science within a mass-market video game. Nat. Biotechnol. 1–9 (2024) doi:10.1038/s41587-024-02175-6.

Have you played Borderlands 3? Did you know that the in-game arcade mini-game, Borderlands Science, holds a hidden scientific treasure? Why is a podcast about gut microbiota talking about Borderlands 3? How are scientists using the mini-game Borderlands Science to tackle research challenges in gut microbiota? Why is sequence alignment so tough for AI but manageable for gamers? What are citizen science games? Which fields benefit from these games? How do video games and science come together? What is MMOS, and what are its goals and achievements?

Tune in to find out the surprising connection between gaming and gut microbiota research, and explore the fascinating world of citizen science games with us!

What Borderlands Science looks like:

https://raw.githubusercontent.com/ZJerryZ/Microbial_Matters_SP16/main/BLS.png

How to align two nucleotide sequences:

https://raw.githubusercontent.com/ZJerryZ/Microbial_Matters_SP16/main/alignment-EN.png

Link to the original article: https://www.nature.com/articles/s41587-024-02175-6

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今天介绍的文章是：Noninvasive assessment of gut function using transcriptional recording sentinel cells (使用转录记录的哨兵细胞进行肠道功能的非侵入评估)。在2022年5月发表于Science科学杂志。

第一作者： Florian Schmidt, Jakob Zimmermann, Tanmay Tanna

通讯作者：Andrew Macpherson, Randall Platt

通讯单位：ETH Zurich苏黎世联邦理工学院, 伯尔尼大学

01:07 Record-Seq背景介绍

02:30 正文介绍

03:46 吐槽1：Record-Seq的系统性偏差

04:57 吐槽2：Record-Seq无法在时间上调控

06:23 小鼠食粪对Record-Seq的进一步干扰

06:51 吐槽3：Record-Seq丢失了时序信息

07:42 吐槽4：大肠杆菌哨兵细胞的劣势

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm6038

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Microbial Matters, a podcast introducing latest microbiome research. I’m Jerry Zhang, a chemical biologist working on human microbiome. In this Podcast, I’m going to share with you newest advances in microbiome research, especially those related to human health.

What is the link between gut microbiota and metabolic diseases in humans? Which study found the link between obesity and gut microbiota? How does gut microbiota affect Type 2 diabetes? What is the effect of the common antidiabetic drug metformin on intestinal flora? Why are some diabetes patients resistant to acarbose? What is the role of dipeptidyl peptidase 4 (DPP4) in blood sugar regulation? What is the effect of DPP-4 inhibitors on Bacteroides thetaiotaomicron? What are “microbial-host isozymes”? What impact does bacterial DPP4 have on host glucose tolerance? Why doesn't sitagliptin work for some people with diabetes? How does Bacteroides thetaiotaomicron cause trouble? Which active ingredient in traditional Chinese medicine may be a new type of antidiabetic drug?

1.Tian, J. et al. Inactivation of the antidiabetic drug acarbose by human intestinal microbial-mediated degradation. Nat Metabolism 1–14 (2023) doi:10.1038/s42255-023-00796-w.

2.Keller, L. J. et al. Chemoproteomic identification of a DPP4 homolog in Bacteroides thetaiotaomicron. Nat. Chem. Biol. 1–11 (2023) doi:10.1038/s41589-023-01357-8.

3.Wang, K., Zhang, Z., Hang, J., Liu, J., Guo, F., Ding, Y., Li, M., Nie, Q., Lin, J., Zhuo, Y., et al. (2023). Microbial-host-isozyme analyses reveal microbial DPP4 as a potential antidiabetic target. Science 381. 10.1126/science.add5787.

Links to original articles：www.nature.com； www.nature.com； www.science.org

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不知道大家能不能听出来，这是我换了新话筒以后录的第一期节目，我趁Prime Day买了一个AmazonBasics的一个电容话筒，不知道音质有没有提升？

今天介绍的文章是：Gut metabolites predict Clostridioides difficile recurrence （肠道代谢物预测艰难梭菌复发）。在2022年6月发表于Microbiome（微生物组）上。

第一作者： Jennifer J. Dawkins, Jessica R. Allegretti

通讯作者：Georg K. Gerber

通讯单位：哈佛医学院

00:56 艰难梭菌反复感染

02:10 研究设计

03:07 代谢组是最佳预测变量

04:13 哪些分子与感染复发相关？

05:43 菌群功能比菌群组成更重要！

原文链接：https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-022-01284-1

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今天介绍的文章是：Commensal microbiota from patients with inflammatory bowel disease produce genotoxic metabolites （炎症性肠病病人的菌群产生有遗传毒性的代谢物）。在2022年10月发表于《科学》（Science）杂志上。

第一作者： 曹议匀

通讯作者：Noah W. Palm

通讯单位：耶鲁大学

结直肠癌与肠道菌群有什么关系？

什么细菌会产生造成DNA突变的毒素？

摩根菌产生了什么新型的毒素？

它对结直肠癌有什么影响？

原文链接：https://doi.org/10.1126/science.abm3233

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今天介绍的文章是：Improving microbial phylogeny with citizen science within a mass-market video game （通过大众市场电子游戏中的公众科学改进微生物种系发生学）。在2024年4月发表于《自然·生物技术》。

第一作者： Roman Sarrazin-Gendron

通讯作者：Jérôme Waldispühl

通讯单位：McGill University 麦吉尔大学

你玩过《无主之地3》这款游戏吗？游戏中的内置街机小游戏“无主之地·科学”竟然另有乾坤？为什么一个讲肠道菌群的播客会提到《无主之地3》这款游戏？科学家们是如何利用“无主之地·科学”小游戏来解决肠道菌群科研问题的？为什么序列比对的任务对人工智能来说困难重重，而游戏玩家可以更好地完成？公众科学游戏是什么？你知道有哪些领域受益于公众科学游戏吗？电子游戏与科学结合有哪些具体的结合方式？MMOS是一个什么样的组织？它的目标和成就是什么？

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