高通量测序在病原微生物耐药方面的应用进展

高通量测序是一种高效、准确、价廉的新型测序技术,随着近年来的不断推广,逐渐进入不同的研究领域。目前,多重耐药菌的感染给患者和社会增加了巨大负担,耐药机制和抗菌药物的研发是科学研究的热点之一。高通量测序技术也开始在病原微生物耐药方面发挥了巨大作用,尤其是在耐药机制研究方面,解决了一些用现有的技术无法解决的问题。本文从病原菌鉴定、耐药机制、药物新靶标、耐药菌流行病学以及用药指导等方面阐述了高通量测序在病原微生物耐药方面的应用及进展,重点讨论了耐药机制和抗菌药物新靶标进展以及现阶段存在的问题。高通量测序技术不断发展,尤其是进入病原微生物研究领域后延伸出新的研究技术和方法,随着相关的生物信息学的进步,此项技术应用将会更加广泛。     

耐药微生物和抗生素耐药基因与全健康

因人类的各种活动,耐药微生物和抗生素耐药基因在“人-动物-环境”界面发生跨物种和跨生境的传播。将人类、动物和环境视作有机整体的“全健康”（One Health）理念有望成为解决这种传播的有效策略。抗生素及其代谢活性产物在环境中富集,再经动物及动物制品传播到人,产生耐药微生物并造成耐药基因的传播。本文综述了人-动物-环境界面耐药菌和抗生素耐药基因传播的流动与循环,总结了我国和其他国家应对抗生素耐药性问题的政策,倡导更多的国家和地区将“全健康”理念和方法用于控制抗生素耐药性传播;通过医疗卫生部门、食品药品监督管理部门、农林渔牧部门与教育、财政等多部门合作来应对抗生素耐药性的全球挑战。     

宏基因组学与动物病原微生物检测

宏基因组学（ metagenome）是直接从土壤、海水、人及动物胃肠道、口腔、呼吸道、皮肤等环境中获取样品DNA,利用载体将其克隆到替代宿主细胞中构建宏基因文库,以高通量检测为主要技术来研究特定环境中全部微生物的基因组及筛选活性物质和基因的新兴学科。利用宏基因组学技术不仅能够有效地检测特定环境的微生物群落结构,扩展了微生物资源的利用空间,发展了新兴的高通量检测技术,丰富了生物信息学内容。基于宏基因组学研究方法在环境微生物研究中的优势,对近年来相关领域、方法及其在人及动物病原微生物研究中的应用进行综述,以期将此方法用于实验动物病原微生物的调查分析及动物疫情、生物安全的监测。     

药物类新污染物的微生物降解机制研究进展

环境微生物作为自然界中主要的分解者蕴含着丰富的遗传和代谢多样性,在有机污染物降解中发挥着重要作用。药物被持续不断地释放到环境中,其环境暴露、环境风险和对人体健康的潜在影响已得到广泛关注。研究药物在环境中的微生物降解过程对于药物的环境命运、药物的环境风险评估和药物污染去除技术的开发等具有重要价值。本文重点综述了目前环境中常检出药物的微生物降解途径及其分子机理,总结了目前药物微生物降解研究领域的进展,最后探讨了药物的微生物降解领域未来的研究趋势。     

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。     

基于高通量测序的宏基因组学技术在动物胃肠道微生物方面的研究进展

微生物在自然界普遍存在,且具有降解植物细胞壁的特殊功能。动物胃肠道寄生的微生物与宿主生长发育和机体代谢密切相关,可以帮助动物将植物源性物质转化为机体所需要的营养物质。基于高通量测序的宏基因组学技术和分析方法的改进,使人们对复杂环境中微生物的研究更加方便、透彻。而宏基因组学技术应用于动物胃肠道微生物的研究,则有助于挖掘胃肠道微生物基因库并筛选其中的功能基因。这不仅对动物生长发育调控、疾病预防等基础研究具有重要意义,而且在工业生产及食品安全等领域也发挥着重要作用。就基于高通量测序技术的宏基因组技术在动物胃肠道微生物分类、功能应用等方面的研究进行了梳理和综述,旨在为动物科学生产及微生物发酵等相关领域的研究工作提供科学指导。     

土壤动物肠道微生物多样性研究进展

随着分子生物学技术方法的快速发展,动物肠道微生物已成为医学、动物生理学与微生物生态学等研究领域热点。土壤动物种类繁多,分布广泛,其作为陆地生态系统重要组分,是驱动生态系统功能的关键因子。土壤动物体内的微生物由于与宿主长期共存,在与宿主协同进化中形成了丰富多样的群落结构,能够影响土壤动物本身的健康,进而介导土壤动物生态功能的实现。近些年,土壤动物肠道微生物工作方兴未艾,日渐得到重视。总结了四个部分内容：1)首先总结了土壤动物肠道微生物多样性领域的研究现状,该领域年发文量逐年增长,且近十年增长快速。土壤模式生物肠道微生物多样性研究较多且更为深入。土壤动物肠道微生物多样性组成与驱动机制、共存机制及群落构建的理论研究是该领域前沿;2)进而展示了土壤动物肠道微生物多样性组成和研究方法,土壤动物肠道菌群组成以变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为主。早期工作基于传统分离培养,近年来新一代测序技术推动了该领域发展;3)接着关注了土壤动物肠道微生物的生态学功能,总体上体现在肠道微生物能帮助宿主分解食物基质、参与营养利用、影响寿命和繁殖及提高宿主免疫能力,且其能够影响土壤动物的气体排放及介导其对生态系...     

浅谈抗微生物药物的不良反应

应用范围广是抗微生物药物的一大特点,其中以新型抗微生物药为主,目前不合理用药状况比较情况严峻。本文就介绍了抗微生物药物得定义和导致其发生不良反应发生的影响因素,进而加强对抗微生物药的管理,增强正当使用药物程度,削减不良反应产生的几率、降低以及节减细菌抗药性出现供给患者使用药物指示。     

滇金丝猴肠道微生物四环素抗性基因和肠道环境特征

野生动物肠道是微生物抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes, ARGs)的储存库，滇金丝猴(Rhinopithecus bieti)在动物展示区存在ARGs暴露的风险。本研究基于16S rRNA技术，测定展示区不同性别滇金丝猴的肠道微生物组成，利用定量聚合酶链反应(quantitative polymerase chain reaction, qPCR)技术检测其肠道微生物四环素类抗生素抗性基因(Tetracycline antibiotic resistance genes, T-ARGs)和可移动遗传元件(Mobile genetic elements,MGEs)丰度，并分析其肠道酶活性和营养物质含量特征；利用网络模型(NetWork)分析T-ARGs和MGEs的潜在宿主菌，简单相关关系分析肠道微生物T-ARGs和MGEs的丰度与滇金丝猴肠道的微生态环境特征的关系。结果表明，滇金丝猴雌性和雄性肠道微生物T-ARGs和MGEs的绝对丰度差异不显著；雌性肠道中疣微菌门(Verrucomicrobia)和纤维杆菌门(Fibrobacteres)相对丰度显著...     

海州湾近岸海域的微生物群落结构和抗生素抗性基因时空变化

【背景】近岸海域抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)的污染和累积将直接影响海产品质量和安全,海州湾作为江苏省的四大渔场之一,是江苏渔业发展的主要载体,有多条大小河流注入,沿岸为重要农业区,对公众健康产生重大影响。【目的】对海州湾夏秋季的水样及沉积物展开微生物及ARGs检测。【方法】基于宏基因组测序技术开展海州湾夏秋两季近岸6个站点中水体和沉积物中ARGs种类和相对丰度以及微生物群落的组成研究。【结果】变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)是夏秋季度两种介质中最优势的门类,水样中优势的科级细菌为红细菌科(Rhodobacteraceae),沉积物样品中为脱硫杆菌科(Desulfobacteraceae);夏季水样中的ARGs相对丰度要明显高于秋季,但沉积物中不同季节的ARGs相对丰度未表现出明显的变化趋势;在水样中主要门级微生物群落的抗性机制主要是抗生素靶位替换和抗生素靶位保护,沉积物样品则以抗生素灭活机制为主,而主要科级微生物群落的抗性机制更加多样;冗余分析(redundancyanalysis...     

宏基因组分析城市休闲水域九山湖的微生物群落结构和抗性基因

【背景】城市水环境正面临着严峻的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)污染。然而关于城市休闲水域中ARGs的研究较少。【目的】对城市休闲水域夏冬季节的微生物群落和抗性基因组成进行研究分析,促进对休闲水域水生生态系统的认识。【方法】基于高通量测序技术,对休闲湖泊九山湖夏季和冬季的微生物及ARGs组成进行分析。【结果】在夏季和冬季样本中分别检测到148门和152门。变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)是两个季节样本的主要菌门。夏季优势属为聚球藻属(Synechococcus),冬季优势属为Liminohabitans。此外,共鉴定出449种抗性基因型(304种是两个季节所共有的抗性基因,66种是夏季特有的抗性基因,79种是冬季特有的抗性基因)。夏季样本中ARGs的相对丰度显著高于冬季。MCR-1.2和BcI分别是夏季和冬季水样的主要ARGs。九山湖样本检测到的抗性基因的耐药机制主要是抗生素外排、抗生素失活或抗生素靶位改变。冗余分析(redundancy analysis,RDA)和典型对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)结果表明,环境因子与微生物群落和抗性基因的分布显著相关。【结论】九山湖冬季和夏季的微生物群落结构和抗性基因组成存在明显差异,为进一步认识和了解城市休闲水生生态系统的结构提供了有用的信息,并强调了水体的ARGs污染可能造成的健康危害。     

宏基因组分析城市休闲水域九山湖的微生物群落结构和抗性基因（英文）

【背景】城市水环境正面临着严峻的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)污染。然而关于城市休闲水域中ARGs的研究较少。【目的】对城市休闲水域夏冬季节的微生物群落和抗性基因组成进行研究分析,促进对休闲水域水生生态系统的认识。【方法】基于高通量测序技术,对休闲湖泊九山湖夏季和冬季的微生物及ARGs组成进行分析。【结果】在夏季和冬季样本中分别检测到148门和152门。变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)是两个季节样本的主要菌门。夏季优势属为聚球藻属(Synechococcus),冬季优势属为Liminohabitans。此外,共鉴定出449种抗性基因型(304种是两个季节所共有的抗性基因,66种是夏季特有的抗性基因,79种是冬季特有的抗性基因)。夏季样本中ARGs的相对丰度显著高于冬季。MCR-1.2和BcI分别是夏季和冬季水样的主要ARGs。九山湖样本检测到的抗性基因的耐药机制主要是抗生素外排、抗生素失活或抗生素靶位改变。冗余分析(redundancy analysis,RDA)和典型对应分析(can...     

微生物群影响宿主抗真菌感染免疫的研究进展

<正>近年来,侵袭性真菌感染的发病率和死亡率正在迅速增加。传统抗真菌药物存在耐药性、毒性、价格昂贵等问题,给人类健康带来了巨大挑战,寻找抗真菌感染新策略迫在眉睫^[1]。值得一提的是,靶向鸟枪法高通量测序技术的发展提高了人们对身体不同部位共生微生物群(microbiota)多样性的理解,使微生物群不再狭义局限于共生细菌,共生真菌也成为其重要组成部分^[2]。随之而来的大量研究表明微生物群是影响宿主健康和疾病(尤其是感染类疾病)的关键因素,主要原因在于其对宿主免疫系统的功能有不可忽视的作用^[3-4]。其中,微生物群-宿主免疫-病原真菌之间相互作用的研究为侵袭性真菌感染的治疗提供了许多新见解。本文对人体微生物群的组成以及微生物群影响宿主抗真菌感染免疫的研究作一综述。     

武夷菌素对土壤微生物群落及抗生素抗性基因的影响

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)作为一种新型环境污染物近年来受到广泛关注。目前关于抗生素的环境污染研究主要集中于医疗和养殖业,对植物保护领域的农用抗生素环境污染研究很少。武夷菌素是一种环保、高效、广谱的农用抗生素,在农业生产中得到了广泛应用,对农作物真菌性病害具有良好的防治效果。本研究分别选取了未使用武夷菌素和使用武夷菌素的蔬菜大棚中的土壤,通过高通量测序分析了土壤中微生物群落结构,发现两份土壤中主要的微生物群落种类没有发生明显改变,但是优势菌群的丰度有显著差异。通过荧光定量PCR技术,对18个典型的抗生素抗性基因进行了检测,发现aadA、aac(3)-Ⅱ、strA、strB、aacA4、tetX、sulI和intI1 8个基因在两份土壤中的绝对含量和丰度均有显著差异,表明武夷菌素对土壤中微生物的群落结构及抗生素抗性基因的绝对含量和丰度均会造成一定影响。本研究为评估武夷菌素的环境安全性及合理正确使用武夷菌素提供了理论依据,也为其它农用抗生素的相关研究提供了借鉴。     

从微生物组到合成功能菌群

微生物组是指特定微环境中的微生物群落及其组学,自然界中的生物过程几乎都是通过微生物组完成的。随着测序技术的发展和成本降低,微生物组已经成为微生物生态学研究的热点领域。继合成生物学之后,基于微生物组的合成功能菌群研究正在兴起,在人类健康、农业、工业和生态等领域都有广泛的应用前景。本文从微生物组到合成功能菌群的角度系统论述了其在不同领域的研究现状与发展趋势,为微生物组从理论研究到应用提供思路。     

多重耐药菌在人类、动物和环境的耐药和传播机制

抗生素等抗菌药物的滥用在全球范围内造成了多重耐药菌的传播。多重耐药菌(Multidrug resistant organisms,MDRO)以及耐药基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)可在人类、动物和环境之间进行传播,尤其是ARGs可以通过水平转移的方式在同种属或者不同种属的菌群之间进行传播,使得细菌耐药问题日益严重,耐药机制趋于复杂,疾病治疗更加困难,对人类公众健康造成严重的威胁。因此抗生素等抗菌药物的使用应加以规范。     

《药物微生物技术》

本书是《现代微生物技术丛书》中的一个分册．全书系统论述了药物微生物技术的概念、研究内容和具体的应用技术．在介绍和归纳药物微生物、微生物药物和药物微生物技术的概念和内容的基础上,详细论述了药源微生物和微生物药物的筛选技术以及药物发酵合成的优化和生产技术,概述了微生物技术在基因工程药物和疫苗中的应用,对次级代谢产物合成的基因工程改造(次级代谢工程)和药物微生物基因组技术等新方法进行了分析和讨论．本书在顾及药物微生物技术传统内容的同时,将更多的篇幅用于介绍和归纳各种新的技术方法和思维策略,     

纳米孔测序技术在环境微生物研究中的应用

高通量测序技术是研究环境微生物的有效手段,而以纳米孔测序为代表的第三代测序技术以其测序读长长、测序速度快、测序数据实时监控、仪器方便携带、无GC偏好性、无需经过PCR扩增等显著优势有力推动了环境微生物研究的发展.本文对纳米孔测序技术的技术原理和特点进行了简要概述,重点介绍了纳米孔测序技术在环境微生物扩增子测序、宏基因组...     

高通量测序技术在食品微生物研究中的应用

高通量测序技术的快速发展对食品微生物发酵过程和机制研究产生了深刻的影响,主要体现在食品微生物生理功能、代谢能力和进化的研究以及食品微生物群落结构、动态变化及其对环境的响应机制等方面。另外,通过对食品微生物基因组和元基因组进行数据分析,也对食品发酵过程优化、微生物功能改造、食源性微生物疾病预防和控制等提供了重要的依据。本文总结了近年来利用高通量测序技术对食品微生物基因组和元基因组进行测序的研究,并探讨了测序技术的发展对食品微生物研究的影响及发展趋势。     

分子生物学技术在环境微生物监测中的应用

随着环境生物学的发展,对环境中复杂的混合微生物群落进行及时监测和准确鉴定变得越来越重要。但是传统的研究方法因为检测速度慢、准确性差等缺点,在某种程度上已经不适应于这方面的研究;而以ＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ ｃｈａｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ）技术为主的一些分子生物学技术因具有快速、灵敏的特点,正被越来越多的人所采用。目前,这些分子生物学技术已能在ｒＤＮＡ测序和有关结构基因分析的基础上监测和定量复杂的混合微生物群落中的一些特殊的微生物,而且其中许多技术都是在ＰＣＲ扩增的基础上来检测混合微生物群落中原本…