国自然的肠道菌群研究

时光飞逝,转眼新的一年,即将又是申请国自然基金时,还记得我们之前推送过“从顶刊中探寻“机制难寻,肠道菌群”的奥秘”(点击查看)吗,肠道菌群作为最近几年CNS正刊及子刊的常客自然也是国自然基金的宠儿,肠道菌群研究有多热,不妨打开Pubmed试试搜索“Gut microbiota”,高分文章如雨后春笋般涌现,今天我们说一下肠道菌群研究需要知道的底层知识。

首先来看定义:肠道菌群也叫肠道微生物,指动物肠道中存在的数量庞大的微生物,这群微生物依靠动物的肠道生活,同时帮助寄主完成多种生理生化功能。为何肠道的菌群会让人如此关注呢?一因为肠道不仅是人体消化吸收的重要场所,二肠道也是最大的免疫器官,在维持正常免疫防御功能中发挥着极其重要的作用。正如诺贝尔奖得主Lederberg所言,人是由人体与人体共生微生物构成。首先我们一图来看懂肠道组成。

接着我们来看肠道微生物,人体肠道内的微生物中几乎都是细菌,数量级是108上下,种类近千种,主要起作用的细菌同样一图胜千言。

了解肠道和肠道菌群后,我们来看从何处下手研究,首先肠道菌群在人体肠道内进行着复杂活跃的代谢活动会产生大量代谢产物,这是研究的一个出发点。有益或有害产物如脂多糖、三甲胺、次级胆汁酸等,同样用图说话。

除去这些大量代谢产物可研究外,如果想发比较高分文章,机制探索是必须的,因此还可以研究与肠道菌群代谢产物相关疾病的分子通路,比如,下图是心血管和心脏代谢疾病相关的肠道菌群及其可能的分子通路,这也是一大宝库,只有与疾病相关就大有研究。

当然,如果肠道菌群的代谢产物感觉有难度的话,那么可以尝试目前研究最多的——其本身对人体健康以及的作用。

以上主要阐述肠道菌群研究做什么,接下来当然是怎么做的问题。深入研究人体微生物组,特别是种类和基因信息更为丰富的肠道菌群,甚至与人体的互作关系,必然要进行多组学的研究。总结主要有以下几种:

1.DNA水平分析微生物群落的构成及其多样性,关注菌群基因组携带有哪些基因以及可能参与的代谢途径;

2.RNA层次上实时了解菌群基因实际的转录和表达情况,更进一步了解菌群在特定条件下翻译出哪些蛋白,以及代谢产物,这些属于蛋白组学和代谢组学范畴;

3.机制研判和互作关系,肠道菌群是如何借助哪些分子及蛋白与人体进行“对话”和互作的;下图同样一图胜千言。

另外工欲善其事必先利其器,研究肠道菌群的工具有哪些呢,主要有宏基因组学、宏转录组学、代谢组学、扩增子测序(如16S rRNA基因测序)、蛋白质组质谱检测以及代谢组质谱检测(包括非靶向代谢组检测和靶向代谢组检测),以及目前大热的单细胞测序等,如果想申请国自然,可以提前学习了解一下。

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