Cell：20种宏基因组学物种分类工具大比拼 | 热心肠日报
今天是第1192期日报。
Cell：20种宏基因组学物种分类工具大比拼
Cell[IF:36.216]
① 有多种软件可用于宏基因组数据的物种分类，但缺少系统的评估；② 本文介绍了当前主流宏基因组分析方法，并对20个分类软件进行了系统评估；③ 同时介绍了评估的关键指标，为更多分类软件的评测提供了框架；④ 对数据库建索引步骤的资源消耗评估，有助于用户选择自建索引或使用同行已建索引；⑤ 对软件运行中内存、线程数和时间使用的评估，有利于根据自身硬件条件选择合适的软件和分析方案，预估项目所需时间。
Benchmarking Metagenomics Tools for Taxonomic Classification
08-08, doi: 10.1016/j.cell.2019.07.010
【主编评语】宏基因组测序正在彻底改变微生物物种的检测和表征，但目前软件太多，令同行选择非常困难。近日Cell杂志发文对物种分类软件系统进行了系统的评估，此文结果对同行根据自己实际情况选择最符合自身硬件条件的分析方案提供指导，以便获得较优结果。同时也为开发相关软件的同行，提供了一套系统评估软件性能的框架。（@刘永鑫）
Cell：PopCOGenT新方法鉴定微生物基因组间的基因流动
Cell[IF:36.216]
① 一种新方法PopCOGenT可以估计微生物基因组之间最近的基因流动；② 最近基因流的网络包含对应于物种的分离簇；③ 基因流不连续性描绘了自适应优化的群体，将种群定位到样本上可以改进关联研究；④ 应用于人类共生细菌活泼瘤胃球菌分裂成明显不同的群体，显示出与健康和疾病的不同关联；⑤ 基于最近的基因流定义种群，将有助于为植物和动物开发的生态和进化理论分析细菌和古细菌基因组，从而允许测试所有生物学中的统一原理。
A Reverse Ecology Approach Based on a Biological Definition of Microbial Populations
08-08, doi: 10.1016/j.cell.2019.06.033
【主编评语】2001年人类基因组发布后，进入了后基因组时代，开展人类基因组的多角度挖掘，伴随着一系列的方法和软件的开发，实现了更多研究问题的手段。近年来微生物组研究也积累了大量数据，以人类微生物组计划公布的数据为基础，大家可以将之前很多想法付诸实践。近期Cell就有多篇基于HMP数据挖掘的文章，本文是又一篇基于人类微生物组数据挖掘并开发方法的Cell文章，套路值得学习，软件值得跟进和使用。（@刘永鑫）
分析菌群与疾病关联的新工具MicroPro
Genome Biology[IF:14.028]
① MicroPro是应用于提取宏基因组数据中已知和未知的微生物特征，挖掘微生物丰度与疾病关联的工具；② 包含3个步骤：基于参考序列分析已知微生物丰度，用组装-分箱分析未知微生物，用机器学习进行疾病预测分析；③ 通过疾病相关的宏基因组数据集的分析，发现MicroPro与仅基于参考方法相比提高了预测精度，揭示了未知微生物的预测价值；④ 使用MicroPro病毒版分析表明病毒在结直肠癌和肝硬化（而非2型糖尿病）中起着重要的预测作用。
MicroPro: using metagenomic unmapped reads to provide insights into human microbiota and disease associations
08-06, doi: 10.1186/s13059-019-1773-5
【主编评语】近年来不少研究着眼于分析疾病相关菌群特征（特别是标志性类群的丰度）来预测疾病状态，Genome Biology近期发布了一个新的宏基因组学分析工具MicroPro，可同时纳入已知和未知的微生物进行分析。MicroPro比基于参考序列的分析方法有更好的疾病预测准确性，比基于de novo组装的方法所需的计算成本更低，可谓是结合了两种分析方法的优点。（@李丹宜）
Nature子刊：鉴定细菌-噬菌体配对的新方法
Nature Microbiology[IF:14.3]
① 开发一种单细胞病毒标记法，可鉴定未知的宿主细菌和噬菌体的配对关系；② 通过人粪便样本的研究，发现了363对独特的宿主-噬菌体对，扩大了已知肠道菌群宿主-噬菌体网络；③ 在宿主-噬菌体网络中，感染多种细菌的噬菌体较少，表明噬菌体不是人类肠道物种间基因水平转移的主要媒介；④ FMT受试者之间的试验表明，不同研究对象的噬菌体和细菌之间存在高度的交叉反应，可能干扰受体的细菌群落组成，这对FMT治疗具有重要意义。
Defining the human gut host–phage network through single-cell viral tagging
08-05, doi: 10.1038/s41564-019-0526-2
【主编评语】Nature Microbiology近期发表研究，报道了一种基于单细胞病毒标记的方法，结合荧光标记、流式细胞技术、基因组扩增和高通量测序，可鉴定细菌-噬菌体配对，值得专业人士参考。（@李丹宜）
港大张彤：多维宏组学方法协同揭示复杂细菌群落对目标底物代谢的菌间相互关系
Microbiome[IF:10.465]
① 本研究以降解菌群—双酚A（BPA）微生物降解为研究模型；② 宏基因组学恢复菌群中主要微生物的功能潜能以预测其参与的生理过程；③ 宏转录组学分析特定时期主要细菌的表达谱并推测其在不同阶段激活的代谢通路;④ 靶向代谢组学以菌群整体为目标检测在特定时期的代谢产物；⑤ 综合三种宏组学数据的预测结果，预测不同阶段菌间的物质交换以推测相互关系，本方法适用于环境工程体系中微生物相互关系的预测，同样对其它菌群相关研究有启示性作用。
An integrated meta-omics approach reveals substrates involved in synergistic interactions in a bisphenol A (BPA)-degrading microbial community
02-06, doi: 10.1186/s40168-019-0634-5
【主编评语】香港大学张彤教授团队与北京大学余珂博士研究团队，以生物降解菌群为研究模型，运用多维宏组学方法（宏基因组、宏转录组及目标性代谢组学联合）解析混合微生物群落内细菌间协同代谢关系。本文建立了一个综合的多维宏组学的分析体系，成功解译BPA降解群落中微生物的代谢能力和相互作用。该论文所构建的多维宏组学分析流程不仅适用于环境工程体系中微生物相互关系的预测，同样对其他自然环境或肠道微生物菌间相互关系的研究有启示性作用。（@刘永鑫）
山东农业大学：马铃薯疮痂病与土壤微生物组关系新进展
Microbiome[IF:10.465]
① 马铃薯疮痂病是由生痂链霉菌引起的世界范围内的严重经济病害；② 研究按照发病等级其中5株发病较重，5株发病较轻取薯表土、根区土和垄沟土；③ 扩增子测序发现发病轻的薯表土病原菌和细菌丰度较低、细菌多样性较高、菌群共存网络较复杂；④ 相关性分析揭示贪食菌、寡养单胞菌和农杆菌等与疮痂病显著正相关，地芽孢杆菌、短杆菌和地嗜皮菌与疮痂病显著负相关；⑤ 宏基因组测序发现一些抗生素合成相关代谢途径显著富集在发病轻薯表土中。
The occurrence of potato common scab correlates with the community composition and function of the geocaulosphere soil microbiome
02-01, doi: 10.1186/s40168-019-0629-2
【主编评语】山东农业大学生命科学学院高峥教授和周波教授团队联合在微生物学顶级期刊Microbiome上发表研究论文，揭示马铃薯疮痂病与土壤微生物组的结构和功能之间的关系。高峥教授在读硕士生史文聪是该论文的第一作者。研究首次系统研究了土壤微生物组成和功能与疮痂病的关系，从新的角度探索了疮痂病发生，对揭示疮痂病的发生机制和防治疮痂病具有重要意义。（@刘永鑫）
国内团队：粪菌移植改善小鼠阿尔茨海默病理
Translational Psychiatry[IF:5.182]
① 转基因阿尔茨海默模型小鼠（Tg）经抗生素处理后，灌胃野生型小鼠粪便，进行4周的粪菌移植（FMT）；② FMT干预改善了Tg小鼠的认知障碍，减少了脑中β淀粉样蛋白（Aβ）沉积（Aβ40和Aβ42水平均减少），伴随tau蛋白磷酸化水平降低；③ 与Tg组相比，Tg+FMT组的突出可塑性相关蛋白（PSD-95和突触素I）表达增加、神经炎症相关蛋白（COX2和CD11b）减少；④ FMT干预可改善Tg小鼠的肠道菌群和代谢谱，回调了粪便中丁酸的含量。
Fecal microbiota transplantation alleviated Alzheimer's disease-like pathogenesis in APP/PS1 transgenic mice
08-05, doi: 10.1038/s41398-019-0525-3
【主编评语】动物模型研究显示，粪菌移植（FMT）有潜在的神经保护作用，但对阿尔茨海默病（AD）的影响尚不明确。温州医科大学附属第二医院、育英儿童医院团队近期在Translational Psychiatry发表一项动物研究，在小鼠中表明持续的粪菌移植可改善AD模型小鼠的认知障碍、减少大脑病变、改善肠道菌群及其代谢物，表明FMT或可用于治疗AD。（@李丹宜）
Lancet子刊：重塑肠道菌群，解决营养过剩和营养不良问题（评论）
The Lancet Diabetes and Endocrinology[IF:24.54]
① 菌群多样性以及特定菌落和菌株，与肥胖、糖尿病和炎症性肠病风险相关；② 近期一项人类试验证明了巴氏灭活的Akk菌和活Akk菌均可显著改善胰岛素抵抗，前者还可降低胆固醇、体重和脂肪含量并改善肝脏炎症标记物；③ 另一项试验表明，菌群导向的辅食不仅可重塑营养不良儿童的菌群，还能改善成长、骨形成、免疫功能和神经发育的血浆标记物；④ 尽管这两项研究局限于样本少和时间短的问题，但激励了未来菌群导向干预的转化医学研究。
Research digest: reshaping the gut microbiota
08-06, doi: 10.1016/S2213-8587(19)30270-0
【主编评语】The Lancet Diabetes and Endocrinology近期发表的一篇评论短文，对上个月发表的两项重磅菌群干预研究进行解读，认为补充特定微生物和膳食干预等菌群导向的干预方法，在改善营养过剩和营养不良相关的健康问题上，具有转化应用前景。（@李丹宜）
感谢本期日报的创作者：刘永鑫，段海蓉，Echo，陈绮翎
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