微生物系列專題06人體微生態(tài)文章常見思路分享

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牌01人體微生態(tài)文章常見思路總結(jié)02人體微生態(tài)研究高分文章解讀CONTENTS課

程

目

錄人體微生態(tài)文章常見思路總結(jié)01知

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牌人體微生態(tài)整體研究路線解

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長群體選擇表型干預(yù)時間樣本選取消化道呼吸道口腔……樣本檢測標(biāo)記基因宏基因組宏轉(zhuǎn)錄組代謝組數(shù)據(jù)分析物種基因功能代謝結(jié)果驗證臨床指標(biāo)實驗驗證臨床指導(dǎo)臨床診斷指導(dǎo)用藥個性化治療Doi:10.1038/s41579-018-0029-9

10.1186/s12966-017-0546-3知

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牌人體微生態(tài)常見研究思路-16S+功能預(yù)測人體微生物樣本物種組成和豐度篩選關(guān)鍵物種16S/18S/ITS多樣性+功能預(yù)測/機器學(xué)習(xí)16S/18S/ITS測序群落功能預(yù)測PICRUSt：細菌、古菌16S序列Greengenes數(shù)據(jù)庫Tax4Fun：細菌、古菌16S序列SILVA數(shù)據(jù)庫FAPROTAX：原核微生物原核微生物功能數(shù)據(jù)庫BugBase：

原核微生物七種表型分類FUNGuild：真菌真菌功能分組數(shù)據(jù)庫解

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長機器學(xué)習(xí)知

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牌人體微生態(tài)常見研究思路-宏基因組菌群結(jié)構(gòu)與豐度處理與對照差異物種組成功能基因組成功能組成和分布功能菌株基因組菌群結(jié)構(gòu)組成菌群物種豐度變化組間差異物種差異物種豐度變化binning組裝獲得功能菌株全基因組功能基因和代謝通路環(huán)境因子時間序列功能基因豐度變化過程相關(guān)關(guān)鍵功能基因的發(fā)掘組間差異功能基因特定功能代謝通路抗性基因分布功能酶基因分布差異相關(guān)趨勢分類學(xué)解

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牌整體概述樣本、物種、功能整體內(nèi)容描述（無新發(fā)現(xiàn)則為非重點，版面有限可放附圖）物種組成物種組成整體差異和分組具體差異功能組成功能組成整體差異和分組具體差異關(guān)聯(lián)/因果分析環(huán)境因子/相關(guān)研究與微生物組的關(guān)系—關(guān)聯(lián)分析；無菌體系驗證差異物種—因果分析人體微生態(tài)常見研究思路-宏基因組解

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牌人體微生態(tài)常見研究思路-16S+宏基因組人體微生物樣本物種組成和豐度16S/18S/ITS測序篩選關(guān)鍵物種宏基因組測序功能基因篩選代謝通路分析16S/18S/ITS多樣性+宏基因組大量樣本解

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長大量樣本篩選有研究意義的關(guān)鍵物種，有目的地進行關(guān)鍵物種的宏基因組測序，效率較高，可有效控制研究成本少量樣本人體微生態(tài)研究高分文章解讀02解螺旋 | 陪

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長原發(fā)性膽汁膽管炎患者腸道菌群經(jīng)UDCA治療后得到恢復(fù)

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牌2017年IF=17.016實驗方法：16S+PICRUSt功能預(yù)測+隨機森林實驗平臺：IlluminaMiseq平臺，V3-V4區(qū)UDCA初治前PBC患者N=60健康對照N=80UDCA初治前PBC患者N=19健康對照N=34PBC患者N=37橫斷面研究驗證隊列前瞻性研究6個月0糞便樣本收集Primary

biliary

cholangitis(PBC)：

一種慢性自身免疫性肝病Ursodeoxycholicacid（UDCA）：

熊去氧膽酸，改善肝功能指標(biāo)、

緩解PBC疾病進程常用藥UDCA治療解

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牌PBC患者腸道菌群紊亂組間差異分析基于非加權(quán)UniFrac的PCoA分析擬桿菌 變形菌 梭桿菌解

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牌PBC患者腸道菌屬變化情況Spearman相關(guān)分析顫螺旋菌屬薩特氏菌屬擬桿菌屬克雷伯氏菌屬乳桿菌屬梭菌屬假單胞菌屬嗜血桿菌屬鏈球菌屬韋榮氏球菌屬腸桿菌科未知屬知

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牌隨機森林模型構(gòu)建訓(xùn)練隊列接收者操作曲線解

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長驗證隊列接收者操作曲線AUC=0.86AUC=0.84腸道菌群分類器能夠?qū)BC人群和健康人群進行有效區(qū)分知

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牌UDCA治療部分緩解PBC患者腸道菌群失調(diào)UDCA治療前后優(yōu)勢菌屬相對豐度治療后，患者富集菌屬相對豐度降低患者低豐度菌屬相對豐度增加對于疾病富集的韋榮氏菌屬，未有效響應(yīng)UDCA的患者菌群中相對豐度增加解

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牌PBC患者腸道菌群功能有所改變PBC患者腸道菌群富集功能通路：細菌入侵上皮細胞、過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）、己內(nèi)酰胺降解；細菌入侵上皮細胞通路相對豐度與腸桿菌科兩個屬正相關(guān)解

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牌肺囊性纖維化患者痰液DNA測序研究實驗方法 宏基因組實驗平臺 Illumina

Hiseq

2000

platform

PE101實驗設(shè)計 6名

肺囊性纖維化（CF）患者4名

慢性阻塞性肺?。–OPD）患者7名

健康對照

其中

3名

吸煙（S）4名

不吸煙（H）DNA提取樣本收集雙端宏基因組測序序列mapping

去除宿主基因組下游分析生物1區(qū)TOP

IF:

8.748

2017年痰液解

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牌個體間肺部微生物群落結(jié)構(gòu)差異顯著DNA濃度解

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長非宿主序列樣本組成樣本屬水平分類組成健康對照痰液菌群多樣性更高，多為上呼吸道和口腔來源微生物CF患者痰液菌群變異性較高，患者具有獨特的群落結(jié)構(gòu)，通常由一種/幾種定植菌/病原菌占優(yōu)勢知

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牌宏基因組分箱用于檢測克隆擴張性致病菌GC含量Contig大小熵肺囊性纖維化患者解

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長健康對照-吸煙健康對照慢性阻塞性肺病兩種GC含量不同、能夠形成克隆、占據(jù)較大的生態(tài)位的致病菌屬的過度生長寡養(yǎng)單胞菌屬嗜血菌屬健康或吸煙群體無此優(yōu)勢致病菌屬解

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牌痰液病原菌多位點序列分型無色桿菌屬嗜麥芽寡養(yǎng)單胞菌高精準(zhǔn)菌株分型研究解

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牌抗生素抗性、基因突變的預(yù)測樣本抗生素抗性基因預(yù)測基因比對結(jié)果：部分序列mucA基因存在堿基缺失、功能失活、導(dǎo)致黏液表型解

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牌比較基因組分析揭示病人特異性病原體特征比較基因組分析樣本基因組基因重排T6SS核心基因簇T6SS蛋白結(jié)構(gòu)模型實驗方法：16S+宏基因組實驗平臺：Illumina

Hiseq平臺

PE125實驗設(shè)計：橫斷面研究：生活于泰國（N=179）出生于東亞，移民到美國（N=281）出生于美國，父母出生于東亞（N=54）歐美人對照（N=36）縱向研究：19位克倫族人移民開始前至移民后6~9個月解

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牌Cell:

移民美國導(dǎo)致腸道菌群西方化泰國

苗族N=95泰國

克倫族N=84苗族

一代N=137克倫族

一代N=144苗族

二代N=54歐美人N=36橫斷面研究N=550縱向研究N=19移民歷史

24小時飲食記錄人體測量學(xué)糞便樣本移民前移民后美國出生IF=31.3982018年解

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牌移民導(dǎo)致細菌多樣性降低

原住菌減少基于非加權(quán)UniFrac距離的PCoA分析Shannon

指數(shù)Faith系統(tǒng)發(fā)生距離Prevalence-Abundance曲線OTUs

Prevalence解

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牌移民相關(guān)B/P相對豐度比值、CAZy豐度變化擬桿菌屬/普氏菌屬相對豐度對數(shù)值擬桿菌屬、普氏菌屬相對豐度相對豐度呈顯著差異的CAZymes移民美國后，泰國移民人群腸道菌群中西方生活方式相關(guān)的擬桿菌屬增加，替代了非西方生活方式相關(guān)普氏菌屬泰國常住人群腸道菌群膳食纖維降解功能相關(guān)三種β-葡聚糖糖苷水解酶基因相對豐度較高知

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牌飲食方式對菌群變化的影響總熱量脂肪來源的熱量糖類來源的熱量蛋白質(zhì)來源的熱量基于飲食-非加權(quán)UniFrac距離的PCoA分析，飲食差異可較好解釋主坐標(biāo)一軸變異；飲食差異僅能解釋移民前后腸道菌群總變異較小部分（16.8%）解

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長基于非加權(quán)UniFrac-飲食距