益生菌的应用现状和发展前景

益生菌是一类严格选择的，如果给予足够的量，能够为宿主带来健康益处的活性微生物。常见的具有益生功能的微生物，包括传统益生菌乳酸菌(lactic acid bacteria)和酵母菌(Saccharomyces)等，以及下一代益生菌普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)、脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)、嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila)和普雷沃氏菌(Prevotella copri)等。益生菌与人体健康之间存在密切的关系，这些微生物可通过肠道刺激胃肠道反应或直接作用于口腔、阴道、皮肤等其他部位以调节宿主健康。因此，它们在食品、种植业、畜牧业以及医疗领域中得到广泛应用，成为改善宿主健康的有力工具。本文对乳酸菌等传统益生菌以及嗜黏蛋白阿克曼菌等下一代益生菌的功能的开发与应用进行了综述，总结了这几种益生菌在食品生产、疾病治疗以及农业生产等方面的应用潜力，展望了益生菌资源研究与应用的发展趋势，以期为研究新老益生菌功能的开发与应用提供参考。     

乳酸菌在疾病防治和人体保健中的应用研究进展

肠道微生物在人体健康方面起着重要的作用,良好的肠道微生态环境是维持人体健康的重要因素,随着对肠道微生物越来越多的关注和研究,人们发现益生菌在肠道菌群和宿主健康之间有着复杂的关系。大量的研究发现,乳酸菌作为益生菌在人体肠道微生态平衡、疾病防治和保健中起着至关重要的作用。综述了乳酸菌对人体微生态环境的益生功能,并对乳酸菌和人体微生态环境之间的相互影响和关系,以及乳酸菌对一些常见人体疾病的预防和治疗作用的研究进展。     

阴道微生物组：种群特征与疾病干预治疗

高通量测序技术的发展显著加快了对人类微生物组的理解。将人体微生物组与疾病关联,力求阐明疾病的发生进程,是推进个性化精准医疗的重要研究方向。近年来,栖居于女性阴道的微生物菌群日益受到关注,发现其生态失调与疾病发生、演变密不可分。文中综述了阴道微生物组与生殖道疾病发生、进展和治疗的最新进展,同时对阴道微生物组培养组、益生菌工程化改造以及合成菌群在阴道微生物组学研究以及疾病干预与治疗方面的前景进行了展望。     

精确医学为老药新用及联合用药带来新契机

老药已在临床上应用,其物化、药代和安全性应有保障,新用途的开发可以大大节约研发周期和成本,因此老药新用以及联合用药被认为是新药开发中最快捷、最有效的策略之一。随着组学技术的长足发展,人类医学开始进入"精确医学时代",为老药新用以及联合用药的快速开发提供了广阔的应用前景。就老药新用的发展、意义以及组学技术对老药新用的促进作用进行综述。     

微生物与生命健康专题序言

人体微生物组是指人体内由微生物组成的共生生态群落,其动态平衡与人体健康密切相关。微生物组被公认为可在人体中起调节免疫、代谢、消化吸收作用的重要“器官”,可与包括肺、肠道、阴道、大脑在内的多个器官产生联系,并逐步成为治疗癌症、冠心病、神经系统疾病等疑难杂症的潜在靶点。近年来,随着微生物组测序与分析技术的飞速发展,从微生物组角度发现人体微生物与多种疾病的关系并探索新的治疗方法已成为国际科研的热点与前沿。为了进一步促进人体微生物在生命健康领域的研究,《生物工程学报》特组织出版专题,重点阐述了人体微生物组的研究方法、人体微生物组与疾病以及干预方法等方面的研究进展,为推动微生物组在生命健康领域的快速发展提供理论基础。     

导读

本期导读主题:活体生物药、类器官、肿瘤诊断与免疫治疗相关的生物标志物、新型抗菌药物、外泌体和干细胞治疗等技术与方法。按照美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)的定义,又称为活体生物药的生物治疗活制剂(live biotherapeutic products,LBP)是指符合以下3个特点的生物制剂:一是含有活体生物如细菌,二是用于防治人类疾病,三是非疫苗。而益生菌(probiotics)则指以保健为目的应用于人体的微生物活制剂。LBP可包括益生菌,但益生菌不仅可用作LBP。有更多的益生菌已在各国通过食品添加剂及美容产品等方式进入市场并应用于人体。     

微生物组学的技术和方法及其应用

微生物组是指一个特定环境或生态系统中全部微生物及其遗传信息的集合, 其蕴藏着极为丰富的微生物资源。全面系统地解析微生物组的结构和功能, 将为解决人类面临的能源、生态环境、工农业生产和人体健康等重大问题带来新思路。然而, 微生物组学研究在很大程度上取决于其技术与方法的发展。在高通量测序技术出现以前, 微生物研究主要基于分离培养和指纹图谱等技术, 然而, 由于这些技术存在的缺陷, 人们对于微生物的认识十分有限。自21世纪初以来, 尽管高通量测序和质谱技术的革命性突破极大地促进了人们对于微生物的认识, 微生物组学技术在微生物组研究中的应用仍面临着诸多挑战。此外, 目前微生物组的结构和多样性等描述性研究已臻成熟, 微生物组学研究正处于从数量到质量、从结构到功能的关键转变时期。因此, 该文首先介绍了微生物组学的基本概念及其发展简史, 其次简述了微生物组学研究的相关技术和方法及其发展历程, 并进一步阐述了微生物组学的技术和方法在生态学研究中的应用及存在的主要问题, 最后从技术、理论和应用层面阐述了未来微生物组学技术和方法发展的前沿方向, 并提出了今后微生物组学研究的优先发展领域。     

人体微生物“暗物质”：勘探、培养及应用

微生物广泛存在于自然界,其代谢活动对环境和人类健康有重要影响。定植于人体表面和内部的微生物无论从细胞还是基因数量上都远超人体,而90%以上的微生物是未培养的,这严重限制了对人体共生微生物功能的研究。因此,鉴定和分离未知或以前无法培养的微生物的必要性是显而易见的。随着各种技术的进步,可培养的微生物数量不断增加,但仍存在不足。本文论述了利用基因组测序探索微生物“暗物质”的效果,以及分离培养未培养微生物和对其进行开发利用的重要性;综述了当前有效的微生物鉴定和培养技术,如基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）、基因组信息抗体工程等;阐述了微生物与人体健康的相互作用,揭示了人体微生物“暗物质”的潜力,对人体微生物“暗物质”未来的研究和发展进行了讨论。     

人体微生物群与微生物组

随着微生物群(组)研究的兴起,人体微生物组对机体健康或疾病作用的探索一度呈井喷之势,但研究技术及分析方法仍处于起步阶段,需进一步深入。本文对微生物群和微生物组的概念进行了解释,阐述了人体微生物群与机体的相互作用模式,概括了微生物群与人体有关疾病的关系,提出了人体微生物组研究中的6个关键问题,并对未来的发展方向进行了展望。     

微生物组学及其应用研究进展

随着高通量测序技术和生物信息学的发展,尤其是宏基因组在人类肠道微生物鉴定方面的应用,微生物组学应运而生。概述了微生物组的多样性及其在人体健康、农作物生长、畜牧业发展、环境治理、工业生物技术产品生产等方面的应用,并对微生物组学的研究方向和应用前景作了展望。     

"Who owns your poop?": insights regarding the intersection of human microbiome research and the ELSI aspects of biobanking and related studies

Background

While the social, ethical, and legal implications of biobanking and large scale data sharing are already complicated enough, they may be further compounded by research on the human microbiome.

Discussion

The human microbiome is the entire complement of microorganisms that exists in and on every human body. Currently most biobanks focus primarily on human tissues and/or associated data (e.g. health records). Accordingly, most discussions in the social sciences and humanities on these issues are focused (appropriately so) on the implications of biobanks and sharing data derived from human tissues. However, rapid advances in human microbiome research involve collecting large amounts of data on microorganisms that exist in symbiotic relationships with the human body. Currently it is not clear whether these microorganisms should be considered part of or separate from the human body. Arguments can be made for both, but ultimately it seems that the dichotomy of human versus non-human and self versus non-self inevitably breaks down in this context. This situation has the potential to add further complications to debates on biobanking.

Summary

In this paper, we revisit some of the core problem areas of privacy, consent, ownership, return of results, governance, and benefit sharing, and consider how they might be impacted upon by human microbiome research. Some of the issues discussed also have relevance to other forms of microbial research. Discussion of these themes is guided by conceptual analysis of microbiome research and interviews with leading Canadian scientists in the field.

     

人类微生物组产业发展态势及建议

近年来,各国政府、高校、企业和公众高度关注人类微生物组与健康研究,旨在全面系统地解析微生物组的结构和功能,以及生理调控机制,为解决健康问题提供新思路,相关研究带动了人类微生物组行业内益生菌、益生元类保健食品和膳食补充剂、粪菌移植产业的发展,也催生了微生物组检测及健康指导、微生态药物产业的崛起。通过梳理全球人类微生物组产业现状,分析相关产业发展面临的主要瓶颈及未来发展方向,并针对中国人类微生物组产业提出了具体的发展建议。     

2020微生物组测序与分析专题序言

微生物是人体、动植物、土壤、沉积物、水体、空气等生境中最重要的生命体。对这些生境中微生物的分析已经成为一项基础的研究技术。微生物组测序与分析作为近年来快速发展的技术,已经在人类健康、环境污染治理、食品工业以及农牧业等领域得到了广泛应用。为了梳理和总结微生物组测序与分析技术的现状、发展状况和应用前景,本专题收录了16篇本领域的论文,分别从样本保存和处理、单菌基因组测序与分析、特殊生境中的微生物组特征分析、微生物组相关数据库和算法以及微生物组测序与分析专家共识等方面,详细介绍了微生物组测序与分析领域的发展态势,为推动我国微生物组测序与分析产业和科研的快速发展、促进微生物组相关产业的良性发展提供必要的参考。     

中国白酒酒曲微生物组研究进展及趋势

酒曲是中国白酒酿造过程的糖化发酵剂,对酿造酒体的品质与风味有重要影响,其质量与其中的微生物结构和酶系组成有重要关联。近年来基于现代生物学技术对白酒酒曲微生物组的研究表明,该体系具有丰富的科学内涵与广阔的应用价值。酒曲微生物组具有微生物物种丰度高、酶系功能复杂多样等特点,并与制备环境存在显著交互作用。基于酒曲微生物组特点,研究者通过强化功能微生物制备强化大曲或接种功能微生物制备纯种酒曲,以实现提高酒曲质量与酿造功能的目标。本文就传统白酒酒曲微生物组的基本特征、酒曲微生物组理论应用与实践以及酒曲微生物组研究趋势进行简要综述。     

核心微生物组的研究及利用现状

随着分子生物学和生物信息学的飞速发展,新一代测序技术可以轻松地检测不同样本中复杂的微生物分类单元。面对这些复杂而大量的微生物组数据带来的分析挑战,利用核心微生物组的方法来描述和分析样本中的核心微生物组和关键种是近年来新的研究热点,这些结果将揭示与宿主健康、生长和生产等密切相关的微生物种类,有助于深入认识微生物与宿主间的相互关系,深刻理解微生物对宿主的影响作用,更好地理解微生物组在自然生态系统中的功能。本文阐述了核心微生物组的定义、研究方法、与动植物的关系等方面的研究及利用现状,为更好地利用核心微生物组解决环境、人类健康和农业生产问题提供思路。     

植物种子内生细菌组的研究进展

种子是种子植物的繁殖器官,也是多种有益微生物和病原菌的传递载体。种子微生物与植物的生长发育、健康程度、品质及产量等密切相关。随着微生物生态学和微生物组学技术的发展,国内外有关植物微生物组的研究突飞猛进,尤其植物微生态相关的根际微生物组和叶际微生物组的研究已经成为焦点和热点。相比之下,对植物种子内生微生物组的研究还尚未引起足够的重视。细菌是种子内生微生物的主要类群,本文将重点从种子内生细菌的类群组成、生物学功能、传播途径和核心微生物组四个方面对近年来的研究进展进行概括总结,剖析当前种子内生微生物组研究领域亟待解决的问题以及未来的研究方向与思路。     

蝗虫肠道微生物研究进展

蝗虫自古以来是我国农林牧业的一大害虫,蝗虫聚集成灾对农业造成了巨大的损失,国内外学者也因此对其进行了深入的研究。随着科研工作者对昆虫肠道微生态学理论的逐渐重视,蝗虫的肠道微生物也成为了研究的重点,同时测序技术的迅速发展促进了蝗虫肠道微生物的研究。本文从蝗虫肠道菌群的多样性、功能及研究方法入手,对近年来蝗虫肠道微生物的研究进展进行总结,并对今后的研究进行展望。     

宏基因组及培养组学技术在粪菌移植中的应用

粪菌移植技术（fecal microbiota transplantation，FMT）是利用健康人群的粪便或经过处理的粪便中的微生物来治疗消化、代谢等系统诸多疾病的一项古老而又新兴的技术。宏基因组、培养组等肠道微生物组前沿研究技术的飞速发展，为粪菌移植治疗疾病提供了强有力的研究和临床实践武器。宏基因组技术可全面揭示健康及疾病状态下肠道微生态的组成及功能变化，而培养组学技术则可以用来分离和鉴定人类肠道中的诸多在常规培养条件下未可培养菌，两项技术联用不仅可以使我们更为深入地理解粪菌移植在临床实践中的因果规律，还将有力推动粪菌移植技术在未来的应用与发展。基于此，本文综述了宏基因组及培养组学技术在粪菌移植中的应用及未来发展趋势。