随着科学研究的不断深入，单一组学的结果越来越难以满足研究者对复杂生理过程调控机制的探究要求。多组学方法可以通过对多种组学数据的联合分析，更加全面的反映生物体内潜在的调控网络机制，提供了更多不同层次的结果证据。在多组学策略中，利用微生物组学（扩增子/宏基因组）和代谢组学联合分析的方法，是近几年的热门手段。今天小编就和大家来盘点一下天昊生物客户利用这两种组学技术在医学、食品和农学领域取得的成绩。

项目文章导览

1、微生物在缓解微塑料引起的免疫失调中的重要作用

2、围绝经期动脉粥样硬化多组学研究

3、醋酸泼尼松药物多组学联合分析新成果

4、益生菌与有毒重金属生物修复研究

5、脱毒植物对土壤微生物及代谢的影响

6、膳食补充剂的抗高血压作用新成果

7、香烟烟雾混合致癌物对小鼠肠道菌群及代谢稳态的影响

代表文章1：

微生物在缓解微塑料引起的免疫失调中的重要作用

英文题目：Multi-omics reveals that Bifidobacterium breve M-16V may alleviate the immune dysregulation caused by nanopolystyrene

中文题目：多组学研究揭示短双歧杆菌M-16V可能缓解纳米聚苯乙烯引起的免疫失调

发表期刊：Environment International

影响因子：13.352 （JCR分区：Q1）

发表时间：2022年5月

研究目的：探究短双歧杆菌M-16V是否可以缓解微塑料纳米聚苯乙烯（PS）的毒性

样本类型：小鼠粪便

检测方法：16S扩增子测序（V3-V4区） + LC-MS非靶向代谢组

取样策略：16S：3个分组 x 6个重复；代谢组：2个分组 x 8个重复

研究内容：

研究利用两月龄的ICR小鼠（雄性和雌性）随机分为三组（每组8只）：对照组（芝麻油）、暴露组（PS处理）和干预组（PS+M-16V处理）。这些组分别简称为对照组（Control）、暴露组（PS）、干预组（M-16V/PS+M-16V）。暴露一个月后，对小鼠实施安乐死并收集组织，粪便和肠道储存在-80°C，用于分析16S rDNA基因测序、组织病理学切片和RT-PCR。

研究结论：

在本研究探讨了PS对免疫和微生物的影响，并通过多组学分析评估PS可能引起的小鼠健康问题。实验还试图揭示M-16V在维持宿主免疫系统和微生物组成之间平衡的重要功能。结果表明，PS改变了微生物组成，扰乱了氨基酸合成，增强了Th2炎症反应，导致免疫紊乱。而M-16V显示出对Th2和Th17淋巴细胞亚群的抑制作用，伴随着MyD88表达的激活和IL-12的产生。此外，M-16V可能通过降低普雷沃氏菌、艾森伯格氏菌的相对丰度来部分恢复肠道菌群的生态失调。结果表明，短双歧杆菌M-16V通过宿主-微生物组相互作用具有一定的抗炎和免疫调节功能。

摘自原文图3：PS改变肠道微生物群的组成。

代表文章2：

围绝经期动脉粥样硬化多组学研究

英文题目：The gut microbiota during the progression of atherosclerosis in the perimenopausal period shows specific compositional changes and significant correlations with circulating lipid metabolites

中文题目：围绝经期动脉粥样硬化进展过程中的肠道微生物群显示出特定的组成变化，并与循环脂质代谢物显著相关

发表期刊：Gut Microbes

影响因子：9.434 （JCR分区: Q1）

发表时间：2021年1月

研究目的：探讨小鼠动脉粥样硬化（AS）与围绝经期肠道菌群的关系

样本类型：小鼠粪便及血清样本

检测方法：粪便16S扩增子测序（V3-V4区） + 血清脂质代谢组

取样策略：16S和代谢组：4个分组 x 8个重复；4个分组 x 5个重复

研究内容：

本研究利用8只雌性C57BL/6和24只ApoE-/-小鼠，对其中的16只ApoE-/-小鼠进行双侧卵巢切除术（OVX），其中8只进行90天的喂食高脂饮食（HFD），另外8只ApoE-/-小鼠进行假手术并喂食HFD 90天，8只C57BL/6小鼠作为对照组，进行假手术，维持正常饮食。其中8只ApoE-/-小鼠每天灌胃雌激素（E），持续90天。其他小鼠每天灌胃无菌羧甲基纤维素钠。在另一项独立实验中，20只ApoE-/-小鼠接受双侧卵巢切除术和HFD喂食90天。这些小鼠接受不同处理小鼠粪便的粪菌移植(FMT)实验，并进行粪便16S扩增子测序和血清脂质代谢组检测。

研究结论：

本研究首次报道了在围绝经期小鼠AS的进展过程中，肠道微生物群的特定变化伴随着血液脂质代谢物的变化。此外，分析肠道微生物群和脂质代谢组学之间的相关性表明，肠道微生物群在绝经期间的有益调节作用可能通过减轻脂质代谢紊乱来降低围绝经期心血管疾病的风险。此外，补充雌激素显着抑制更年期AS进展、高胆固醇血症和脂质代谢紊乱，也明显调节肠道微生物群。此外，通过粪便微生物群移植干预肠道微生物群足以改善绝经后小鼠的血脂、AS症状和脂质代谢紊乱。绝经期间补充雌激素可通过调节肠道菌群来延缓AS的进展并纠正脂质代谢紊乱。值得注意的是，这些发现为雌激素替代疗法提供了理论支持，并为了解围绝经期综合征提供了关于肠道微生物群和脂质代谢的详细实验证据。

摘自原文图5：不同组别小鼠肠道菌群的聚类和多样性分析。

代表文章3：

醋酸泼尼松药物多组学联合分析新成果

英文题目：Integrative Analysis of Gut Microbiota and Fecal Metabolites in Rats after Prednisone Treatment

中文题目：醋酸泼尼松对大鼠肠道菌群和粪便代谢物的影响

发表期刊：Microbiology Spectrum

影响因子：9.043 （JCR分区: Q1）

发表时间：2021年12月

研究目的：探讨长期使用泼尼松对大鼠肠道微生物群和粪便代谢物组成的影响

样本类型：大鼠粪便样本

检测方法：粪便16S扩增子测序（V3-V4区） + 粪便LC-MS非靶向代谢组

取样策略：16S和代谢组：2个分组 x 7个重复

研究内容：

本研究将14只SPF雄性SD大鼠被随机分配到对照组(CON)和泼尼松(PRED)处理组。PRED组每天通过管饲法给予大鼠10 mg/kg体重的泼尼松，CON组大鼠为等量的水。在处理6周后从大鼠身上收集新鲜的粪便样本，并在-80ºC下储存，用于16S扩增子和代谢组检测。

研究结论：

长期服用醋酸泼尼松改变了大鼠肠道微生物群及其粪便代谢物的组成。粪便中短链脂肪酸合成可能受到阿利斯泰尔菌属和梭菌属相对丰度降低和厌氧菌丰度增加的抑制。该研究结果有助于了解醋酸泼尼松在肠道菌群方面的药理作用。然而，这项研究也存在一定的局限性。一些粪便代谢物可能由宿主释放，而不是由肠道微生物群产生，因此，在将来的研究中需要进一步检测粪便代谢物的在血清中分布，这将有助于验证代谢物对宿主的直接影响。

摘自原文图5：醋酸泼尼松处理后大鼠体内微生物属和粪代谢物相对丰度的相关性。

代表文章4：

益生菌与有毒重金属生物修复研究

英文题目：Human supplementation with Pediococcus acidilactici GR-1 decreases heavy metals levels through modifying the gut microbiota and metabolome

中文题目：人体补充乳酸片球菌GR-1可以通过改变肠道菌群和代谢来降低重金属水平

发表期刊：npj Biofilms and Microbiomes

影响因子：8.462 （JCR分区: Q1）

发表时间：2022年8月

研究目的：探讨肠道菌群在益生菌介导的肠道修复过程中的动态变化及其对宿主代谢的影响

样本类型：全血、粪便和尿液样本

检测方法：小鼠和人类粪便16S扩增子测序（V3-V4区） + 宏基因组 + 人类血清和粪便样本LC-MS进行非靶向代谢组 + 人类粪便单链脂肪酸气相色谱分析

取样策略：人类和小鼠多组别多重复样本

研究内容：

本研究参与者人数设置为每组≥30人。两个独立的队列为：来自兰州大学生命科学学院的30名大学生作为对照队列和来自甘肃金昌市冶金企业的152名职业工人作为干预队列。工人队列的参与者以1:1的比例随机分为两组——益生菌酸奶（浆水酸奶）组和常规酸奶组。两组所食用的酸奶均含有保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。益生菌酸奶还含有乳酸片球菌GR-1。在12周的时间里，参与者每天摄入250 g酸奶。在试验开始时收集基本的人体测量数据（身高、体重、性别和年龄）。在研究期间，没有参与者使用抗生素或任何其他益生菌。在基线时和之后每4周对所有参与者收集全血、粪便和尿液样本。在样品转移到实验室后，样品立即储存在-80ºC。此外，小鼠的动物实验所得粪便等样本同样低温储存后，进行微生物组和代谢组等分析。

研究结论：

在这项随机对照人体试验中，发现用P. acidilactici GR-1发酵的益生菌酸奶可有效减少有毒金属残留物。在小鼠中进行的实验表明，益生菌GR-1对微生物群组成和氧化还原稳定性发挥保护作用，减轻了重金属暴露的有害影响。本研究分析了降低金昌居民体内有毒金属的含量水平的分子机制，探讨了肠道菌群在益生菌介导的肠道修复过程中的动态变化及其对宿主代谢的影响。

摘自原文图5：在食用益生菌12周后GM影响了工人组的宿主粪便和血清代谢组。

代表文章5：

脱毒植物对土壤微生物及代谢的影响

英文题目：Insight into the root growth, soil quality, and assembly of the root-associated microbiome in the virus-free Chrysanthemum morifolium

中文题目：脱毒杭白菊的根系生长、土壤质量和根系相关微生物群的组装研究

发表期刊：Industrial Crops and Products

影响因子：6.449 （JCR分区: Q1）

发表时间：2021年12月

研究目的：探讨植物脱毒对地下土壤生态系统的影响

样本类型：土壤及根系样本

检测方法：土壤16S扩增子测序（V3-V4区）+ 植物根系LC-MS非靶向代谢组

取样策略：16S：4个分组 x 5个重复；代谢组：2个分组 x 5个重复

研究内容：

本研究以实验室创制的杭白菊脱毒种苗（virus-free chrysanthemum，VF）和常规苗(common virus-carrying, VC)为试验材料,对土壤物理性质、养分含量，根系形态、生物量，植株农艺性状和品质指标进行系统调查，用多组学技术测定及分析了根系代谢物质和土壤微生物群落的组成及相对丰度。

研究结论：

研究发现，植物脱毒在显著提高地上生产力的同时，通过影响根系生长、形态、代谢物组成和数量等特征，进而影响微生物组的组装。根系形态（生物量、根长）、根系代谢产物（有机酸、氨基酸、生物碱、香豆素）以及根系释放的有机碳对土壤微生物群落的多样性有正向影响，并富集更多对植物生长有益、与碳氮磷循环相关的微生物种类和根际促生菌，表明脱毒通过驱动植物光合碳向地下分配，促进了根系发育和养分捕获，增强了根系-有益微生物互惠体系的构建，从而改善根际微生态，提高地上-地下系统养分利用率和生产力。

摘自原文图5：根系形态和代谢特征与根际(a)和非根际土壤(b)有机碳和细菌多样性之间的相关性分析。

代表文章6：

膳食补充剂的抗高血压作用新成果

英文题目：Diosgenin exerts an antihypertensive effect in spontaneously hypertensive rats via gut–brain communication

中文题目：薯蓣皂苷元通过肠脑通讯对自发性高血压大鼠产生抗高血压作用

发表期刊：Food & Function

影响因子：6.317 （JCR分区：Q1）

发表时间：2022年8月

研究目的：探讨薯蓣皂苷元抗高血压作用的机制

样本类型：大鼠粪便及血浆

检测方法：粪便16S扩增子测序 + 血浆短链脂肪酸GC-MS靶向代谢组

取样策略：16S和代谢组：3个分组 x 7个重复

研究内容：

研究对大鼠随机分为以下三组：WKY组（对照组）、SHR组（模型组）和SHR-Diosgenin组（治疗组），通过口服管饲法每两天进行一次灌胃，持续8周。每周使用尾套封堵法记录每组的血压。治疗后第8周采集粪便样本，观察肠道菌群变化。然后麻醉处死后，从颈动脉获得的血液，以测量循环脂多糖(LPS)和短链脂肪酸(SCFA)的水平。收集心脏和结肠组织并染色以评估形态和纤维化。将室旁核（PVN）从脑组织中分离出来，以评估小胶质细胞和神经炎症的变化。

研究结论：

本研究结果表明，薯蓣皂苷元治疗可降低自发性高血压大鼠的血压并改善心脏肥大。这些发现可能归因于其通过增加丁酸盐相关细菌和丁酸盐含量、恢复肠道稳态和降低循环LPS水平来纠正肠道生态失调的能力，这些与肠-脑轴相关理论一致。因此，薯蓣皂苷元在临床治疗高血压方面具有巨大的应用前景。

摘自原文图2：薯蓣皂苷元重塑了SHR高血压大鼠中肠道微生物群的组成。

代表文章7：

香烟烟雾混合致癌物对小鼠肠道菌群及代谢稳态的影响

英文题目：Exposure to a mixture of cigarette smoke carcinogens disturbs gut microbiota and influences metabolic homeostasis in A/J mice

中文题目：接触香烟烟雾混合致癌物会扰乱肠道微生物群并影响小鼠体内的代谢稳态

发表期刊：Chemico-Biological Interactions

影响因子：5.168 （JCR分区: Q1）

发表时间：2021年8月

研究目的：探讨香烟烟雾致癌物对肺癌小鼠模型肠道微生物的影响

样本类型：小鼠粪便样本

检测方法：粪便16S扩增子测序（V3-V4区）+粪便LC-MS非靶向代谢组

取样策略：16S和代谢组：2个分组 x 7个重复

研究内容：

本研究利用对5-6周龄雌性A/J小鼠喂食AIN-93G食物。驯化1周后，将所有小鼠随机分为2组：对照组(小鼠口服等体积羧甲基纤维素钠水溶液)和NNK-BaP组(小鼠口服NNK 2μmol+BaP 2μmol混合物，每周2次，共8次)。然后，在实验期间，小鼠被切换到AIN-93 M食物。处理结束时，处死小鼠并收获肺组织，对获得的不同组别小鼠肺部组织进行病理检测、粪便微生物群16S rRNA测序和粪便非靶向代谢组学分析。

研究结论：

本研究发现放线菌、双歧杆菌和肠杆菌水平的升高，以及理研菌、内脏异味杆菌和Acetatifactor菌水平的降低与NNK加BaP触发的肺癌有关。代谢组学图谱揭示了相关的代谢调控，包括嘌呤代谢、苯丙氨酸代谢、初级胆汁酸生物合成、类固醇激素生物合成、不饱和脂肪酸生物合成、亚油酸代谢等。本文的结果可以为使用肠道微生物作为生物标志物来评估肺癌的进展提供一些指导，并为未来控制该疾病的发展带来了干预靶点。

摘自原文图8：肠道菌群和不同粪便代谢物之间的相关性热图。