宏基因组二代测序诊断肺隐球菌病2例

肺隐球菌病是最常见的肺部真菌感染之一,临床及影像学上缺乏特异性,容易误诊及漏诊。肺隐球菌病的诊断多依赖于病原学及组织病理学。近年来兴起的宏基因组二代测序技术,为感染性疾病的早期快速诊治提供了新的思路。本文报道2例既往无免疫抑制性基础疾病,无明显呼吸道症状及阳性体征,仅体检胸部CT发现肺野外带圆形实性结节灶,最终经支气管肺泡灌洗液宏基因组二代测序技术迅速诊断、及时治疗的肺隐球菌病患者的临床特征及诊治经过。     

心脏移植术后并发肺毛霉病5例治疗经验分析

目的 对心脏移植术后肺毛霉感染患者的感染特点、诊疗经过及转归进行分析总结。方法 回顾性总结分析2018年5月至2022年10月于郑州市第七人民医院就诊的5例心脏移植术后肺毛霉感染患者的临床特点、诊疗经过及转归。结果 5例患者中有2例患者经组织病理确诊,3例患者经mNGS辅助诊断,所有患者均采用药物治疗,其中有4例患者死亡,死亡率75%,死亡患者平均生存时间131 d。结论 心脏移植术后肺毛霉病危险因素多、进展迅速、死亡率高,尽早诊断、规范治疗是改善预后的关键,宏基因二代测序或许可作为早期诊断方法之一。     

宏基因组学二代测序技术在感染性呼吸系统疾病病原体诊断中的应用进展

呼吸系统感染发病率高,早期明确感染的病原体是提高治愈率、降低死亡率的关键.目前病原体培养仍是临床病原学诊断的主要方式,但其敏感性低、耗时较长,不利于早期诊断和治疗.宏基因组学测序技术具有覆盖病原体广泛、快速、无偏倚、无需特异性扩增的优势,在鉴定罕见、混合感染、免疫抑制患者感染和常规检测方法难以检测到病原体的诊断中有较高...     

宏基因组的生物信息分析

基于高通量测序的宏基因组学研究是近年来的研究热点之一。宏基因组的生物信息分析正在逐渐完善成熟．各种分析软件和流程的开发与应用,极大地促进了宏基因组研究的发展,特别是在遗传与进化、基因发现、宏基因组和人类疾病的相关研究等方面取得了显著成果。本文旨在结合宏基因组学的研究内容和研究方向,对宏基因组的生物信息分析方法进行综述,探讨宏基因组的生物信息分析面临的机遇和挑战。     

26例病毒性脑(膜)炎儿童脑脊液病原学特征研究

病毒是儿童脑(膜)炎发病的重要病原体,为全面了解脑(膜)炎儿童脑脊液中的病毒感染情况,采集2019年6月-2019年9月复旦大学附属儿科医院26例病毒性脑(膜)炎(Viral encephalitis and meningitis,VEVM)儿童脑脊液标本,通过两种核酸检测方法进行病毒检测.病毒宏基因组测序检测到小RNA病毒科(Picornaviridae,82.42％)、浓病毒亚科(Densovirinae,9.07％)、指环病毒科(Anelloviridae,3.21％)、圆环病毒科(Circoviridae,0.85％)、星状病毒科(Astroviridae,0.76％)和小双节 RNA 病毒科(Picobirnaviridae,0.38％),通过聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)检测到肠道病毒(Enterovirus,EV)、单纯疱疹病毒 1 型(Herpes simplex virus,HSV-1)、人单纯疱疹病毒4型(Epstein-Barr virus,EBV)及腮腺炎病毒(Mumps virus,MuV),检出率分别为42.31％、7.69％﹑7.69％和3.85％.本研究初步明确了26例VEVM儿童脑脊液病毒信息,为深入研究其病原学进化分析奠定了基础.     

基于高通量测序技术马肠道菌群研究进展

马肠道非常发达,其中定居着丰富又复杂的微生物菌群,这些微生物在宿主的生理、代谢、营养和免疫功能等方面有着重要作用.基于高通量测序的宏基因组学技术和分析手段的改进,对复杂环境中微生物的研究更加方便、透彻.本文就基于高通量测序的宏基因组技术在马肠道核心菌群、不同肠道段菌群结构、不同因素对肠道菌群结构的影响,以及马肠道微生物...     

中国人群肠道微生物鸟枪法宏基因组测序研究进展

肠道微生物与人类健康的相关性研究仍然是当前生命科学研究领域的前沿热点之一。不依赖培养的16Sr RNA基因高通量测序是当前的主要研究手段。但随着测序成本的降低和数据分析方法的日渐成熟,宏基因组鸟枪法测序因具有信息量更大、更全等优势,将逐渐成为今后一段时间内研究肠道微生物组的重要手段。美国在人类微生物组计划的资助下,对30 805份样品进行了肠道微生物宏基因测序分析。通过NCBI Pub Med和SRA数据库检索,共发现72项研究收集了约10000份中国人的肠道样品用于宏基因组测序。但到目前为止,仅56项研究进行了公开发表,其中与代谢性疾病相关的文献16篇,与感染和免疫性疾病相关的文献16篇,与心脑血管疾病相关的文献12篇。由于采样地点以北京、广州、上海等大城市为主,测序平台和测序分析方法均存在较大差异,且大部分研究仍以相关性分析为主,相关研究成果在临床疾病诊疗中所发挥的作用仍非常有限。规范采样方法、标准化测序平台和数据分析流程,开展多中心平行研究将有助于数据整合和比较分析。同时,结合使用转录组、蛋白质组和培养组学等多组学方法开展功能验证和分子作用机制研究,将有利于更好地将肠道微生物研究...     

候选门级辐射类群(CPR)细菌研究进展

候选门级辐射类群（candidate phyla radiation,CPR）是一类在自然界广泛分布的庞大细菌类群,成员众多,基于宏基因组测序结果已划分出75个门水平分支。CPR细菌是研究微生物进化与各类生境微生物协同作用的理想材料与系统,其在系统进化树中位于细菌域的最外侧,与古菌域外侧的DPANN超门毗邻,进化地位特殊。该类群具有独特的生物学特性,如细胞个体小,基因组精简,缺少三羧酸循环途径以及常见细菌电子传递链相关基因,通常需要与宿主共生、纯培养困难,目前仅在人类口腔中成功分离到一株CPR细菌（TM7菌株UB2523）。本文综述了CPR细菌的发现历程、细胞形态、代谢特征、在碳/氮/硫元素循环中的作用,以及不依赖于培养的组学技术在CPR细菌研究中的应用,可为深入探究CPR细菌的进化地位和驱动地球化学元素循环的方式,以及与宿主共生系统的互作机制提供参考。     

肠道微生物菌群分型的研究进展

人体肠道内存在着处于动态平衡中的复杂微生物群体,包含1000多种细菌和古生菌等共生微生物。它们广泛参与人体的营养、代谢和免疫等生理过程,是影响健康最重要的因素之一。同一个体不同胃肠道部位的微生物群落组成显著不同,而在不同个体的肠道微生物群落组成也存在很大差异。肠道微生物群落结构受到饮食习惯、药物干预以及生活环境等因素影响,形成了不同个体间菌群组成的差异。通过菌群测序分析和群体分型,可以将不同个体的肠道微生物群落组成分为拟杆菌、普氏菌和瘤胃球菌三种肠型。确定肠道微生物群落结构的分型,将复杂的肠道微生物系统模式化,有利于对大样本肠道微生物菌群进行分析,更好地指导相关疾病的诊断和治疗。本文综述了肠道微生物的分型和相关影响因素的进展。     

病原宏基因二代测序在恶性血液肿瘤中的应用进展

病原宏基因二代测序(metagenomic next-generation sequencing,mNGS)是一种新兴的病原学检测方法，能够快速、无差异、无偏倚地对标本中所有微生物进行测序，从而显著提高了病原微生物的检出率。恶性血液肿瘤并发感染具有较高的发病率和病死率，并且其感染类型及致病微生物复杂多样，给临床诊断带来一定困难。针对不同类型的恶性血液肿瘤伴感染，mNGS都具备较高的临床诊断价值。本文综述了mNGS技术目前在恶性血液肿瘤中的应用现状及局限性，以期推动该技术在恶性血液肿瘤伴感染方面更好地应用。     

肠道细菌与癌症关系的研究进展

人类与大量细菌、真菌和病毒共同生存、进化了数百万年,已初步从分子水平了解了极少数特定细菌与癌症之间的病原学关系。随着二代测序技术的逐步成熟,将进一步推动对微生物尤其是肠道细菌的深入研究,从而解析细菌与癌症之间的分类学和代谢组学关系。本文主要综述了肿瘤组织及其周边微环境中的细菌以直接和（或）免疫调节方式介导肿瘤发生发展的机制。     

肠道微生物测序研究中不同实验来源差异的综合评价以及应用

肠道微生物测序研究具有将微生物结果转化为人类健康的巨大潜力。16S扩增子测序和宏基因组鸟枪测序(whole-metagenome shotgun, WMS)是微生物组研究中的两大主要方法,各具优势。然而,研究样品的异质性、测序仪和文库制备方法的差异如何影响肠道微生物测序结果的可重复性仍有待深入研究。该研究旨在通过比较粪便样本中微生物组成的差异,为测序技术的选择提供参考标准。3种广泛采用的测序仪的结果显示,WMS法中技术重复相关性(r=0.94)较高,而生物学重复相关性(r=0.69)较低。Bray-Curtis距离表明,生物学重复的差异大于技术重复(P<0.001)。此外,16S和WMS数据集间具有明显的分类学图谱差异。研究结果表明,同质化是样品DNA提取前的一个必要步骤;测序仪对分类学变异的贡献小于文库制备方法。我们开发了经验贝叶斯方法,即在计算中“借用信息”,利用标准化数据和(非)参数先验分布分析批次效应参数,提高了16S和WMS之间的群体可比性,为进一步应用于融合分析已发表的16S和微生物数据集提供了依据。     

宏基因组学技术的研究与挑战

宏基因组学研究作为研究微生物种群生态分布、群体遗传特征和基因相互作用的新兴学科领域,在很大程度上促进了环境微生物资源,特别是未培养微生物资源的开发利用,在土壤、海洋、人体医学、药物等各个领域的应用中取得了突破性的进展,为发现新的生物活性物质提供了新的有效途径。就宏基因组学研究进展进行综述,并重点介绍了宏基因组学研究中的机遇及挑战。     

基于高通量测序的花马盐湖原核微生物及其耐盐基因

【目的】揭示陕北花马盐湖沉积物原核微生物群落组成,并分析其潜在的耐盐功能基因。【方法】构建盐湖沉积物宏基因组16S r RNA文库和fosmid文库,利用Illumina HiSeq高通量测序及生物信息技术分析细菌古菌群落组成和耐盐菌株(5-5)外源宏基因组的潜在耐盐基因。【结果】获得18978条有效的16Sr RNA序列,共5221个OTUs,包括23个门,155个属,其中广古菌门(Euryarchaeota)和变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,盐杆状菌属(Halorhabdus)、盐红菌属(Halorubrum)及假单胞菌属(Pseudomonas)等16个属为优势属,以及嗜盐单胞菌属(Halomonas)、冷弯菌属(Psychroflexus)及不动细菌属(Acinetobacter)等139个属为非优势属。从4126个fosmid文库菌株中筛选出37株耐盐菌株,其中菌株5-5、2E4和2F4对不同浓度的NaCl、CuSO_4、ZnSO_4及CdSO_4具有耐受性,从5-5的外源宏基因组序列中获得61个Unigene,其中12个Unigene的同源基因编码的蛋白质如无机焦磷酸酶、转座酶、亚碲酸钾抗性蛋白及钙调蛋白等广泛参与其他生物的耐盐逆境。【结论】盐湖沉积物中蕴藏着丰富多样的细菌古菌类群以及潜在耐盐功能基因资源。     

田间施药对自然发酵葡萄酒酵母菌群落结构的影响

【背景】酵母菌是葡萄酒发酵过程中一类非常重要的微生物,其多样性及群体组成对葡萄酒的质量有重要贡献。影响葡萄酒中酵母菌组成的因素有很多,但目前尚未见葡萄园田管理对葡萄酒酵母菌群落结构影响方面的报道。【目的】探索田间施药对自然发酵葡萄酒酵母菌群落结构的影响。【方法】采用分离培养、常规分子生物学鉴定和Illumina MiSeq宏基因组测序结合的方法分析不同样品中的酵母菌群落结构情况。【结果】从不使用内吸收型化学农药的葡萄样品自然发酵液中分离鉴定出Pichia、Hanseniaspora、Schizosaccharomyces、Candida、Saccharomyces、Zygoascus、Issatchenkia等7个属8个种的酵母菌,宏基因组测序结果表明有Pichia(29.42%)、Saccharomyces(21.91%)、Issatchenkia(17.99%)、 Hanseniaspora(12.10%)、 Candida(7.47%)、 Zygosaccharomyces(5.32%)、Schizosaccharomyces (3.07%)、Aureobasidium (0.29%)等属的酵母菌参与发酵;使用常规化学农药的葡萄样品自然发酵液中分离鉴定出Pichia、Hanseniaspora、Schizosaccharomyces、Candida、Cryptococcus等5个属6个种的酵母菌,宏基因组测序结果表明有Pichia (41.66%)、Hanseniaspora (21.54%)、Candida(19.11%)、 Zygosaccharomyces(7.78%)、 Schizosaccharomyces(4.04%)、 Cryptococcus(3.21%)、Saccharomyces (1.12%)、Aureobasidium (0.49%)等属的酵母菌参与发酵。【结论】两样品中酵母菌比例有显著差异,表明在酿酒葡萄的园田管理中化学农药的使用对自然发酵葡萄酒的酵母菌群落结构有较大影响。     

基于功能基因的微生物碳循环分子生态学研究进展

碳循环是生态系统中重要的生物地球化学元素循环之一。微生物参与碳固定、甲烷代谢、碳降解等多个重要的碳循环过程,深入了解微生物群落在碳循环过程中的功能和作用,有助于获悉微生物对全球气候变化的响应、适应和反馈机制,这也是微生物生态学研究的关键问题之一。传统的研究多集中于微生物分离培养技术,无法覆盖绝大部分未培养微生物,并且无法深入解析碳循环过程中微生物群落的结构和功能,宏基因组学技术的出现克服了这些缺陷,成为研究微生物群落结构和功能的有效手段。本文对目前宏基因组学的主要技术——定量PCR、DNA分子指纹图谱、基因芯片、克隆文库和高通量测序等技术进行了简要介绍,着重介绍了参与碳固定、甲烷生成和氧化、碳降解等主要碳循环过程的关键功能基因的研究现状,最后对碳循环过程中微生物宏基因组学研究的未来发展进行了总结与展望。     

生物催化剂发现与改造的研究进展

生物催化是指将酶或生物有机体用于有用的化学转化的过程,在人们对传统化学催化的环境影响抱有忧虑的情况下,生物催化提供了一种有吸引力的选择。在过去的几十年里,对生物催化剂的研究每出现一次大的进步,生物催化的发展就会出现一次高潮。因此,生物催化剂的发现与改造已成为当今研究的热点。宏基因组文库技术的出现克服了许多微生物不可培养的障碍,人们能够从自然资源中获得丰富的潜在的生物催化剂。而基于理性设计的分子改造技术的发展,可以使得人们对潜在的生物催化剂进行快速而有效的改造以满足工业化生产的需求。随着生物催化剂发现与改造的手段不断进步,更多的优良生物催化剂得到了广泛的应用,生物催化在工业生产中也得到了更深入的应用。结合作者的研究工作,总结了生物催化剂发现与改良的一些研究进展,以为获得更多优良的、能够实现工业应用的生物催化剂奠定理论基础。     

分子生物学在血液病诊断和治疗中的应用及研究进展

分子生物学自问世以来在各个领域都有着非常广泛的应用。随着分子生物学手段的不断发展,其在医学诊断和疾病治疗等领域的作用也获得医护人员的认可。分子生物学方法在血液病诊断和治疗方面的应用也尤为突出。本文综述了PCR,荧光原位杂交技术、基因芯片和二代测序等分子生物学手段在血液病中的应用,为血液病的诊断、治疗监测以及用药指导等方面的研究提供参考。     

松材线虫伴生细菌多样性的宏基组分析

摘要：【目的】松材线虫是松材线虫病的病原,且与其伴生细菌之间存在互作关系,它们构成一个微生态系统。本研究旨在揭示松材线虫-伴生细菌群落细菌多样性。【方法】采用16S rRNA基因文库和454测序对伴生细菌群落的宏基因组进行初步分析。【结果】依据97％序列相似性划分OTU（Operational Taxonomic Unit）,构建的16S rRNA文库包含25个OTU,分别属于Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria、Gammaproteobacteria和Bacter     

碳水化合物活性酶数据库( CAZy) 及其研究趋势简

碳水化合物活性酶数据库（ CAZy）是关于能够合成或者分解复杂碳水化合物和糖复合物的酶类的一个数据库资源,其基于蛋白质结构域中的氨基酸序列相似性,将碳水化合物活性酶类归入不同蛋白质家族。 CAZy数据库中包含了碳水化合物酶类的物种来源、酶功能EC分类、基因序列、蛋白质序列及其结构等信息。而随着宏基因组学技术的快速发展,CAZy数据库中家族内序列数据量剧增,这为家族内进一步进行亚家族分类奠定了基础;而蛋白质家族内新一层精细分类的引入可提高亚家族中酶分子功能预测的准确度,进而可指导酶分子理性设计来提高特定功能酶组分设计的成功概率,从而推动生物质转化产业的发展。