Protein Cell | 中国农科院基因组所刘永鑫组综述微生物组研究的过去、现在和未来(大众评审截止26号20点)...

news2024/11/17 16:28:36

微生物组研究展望:过去、现在和未来

Microbiome research outlook: past, present, and future

ad95d58f1ae1927ce3d786f08cc1b57c.png

2023-5-23,Protein & Cell,[IF 15.328]

DOI:10.1093/procel/pwad031

原文链接:https://academic.oup.com/proteincell/advance-article/doi/10.1093/procel/pwad031/7176102

第一作者:高云云(Yunyun Gao)

通讯作者:刘永鑫(Yong-Xin Liu) liuyongxin@caas.cn

合作作者:李丹宜(Danyi Li)

主要单位:中国农业科学院深圳农业基因组研究所、热心肠生物技术研究院

大众评审

同行评审通常只有2-4个审稿人,样本量不足可能会遗漏一些问题。我们开展大众评审模式,对同行评审的文章进行补充,希望进一步提高文章质量。

文章目前处于提前在线发表阶段,正式文档正在排版校对中。欢迎广大读者下载文章Proof: http://www.imeta.science/iMeta/temp/PROCEL_pwad031.pdf ,提交修改建议至 【金山文档】 文章大众评审
https://kdocs.cn/l/cnUufkyt5F5A 中帮忙文章质量提高

对于较重要的修改意见,将会在文章中致谢作者姓名。大众评审截止2023年5月26号20点。

- 亮点 -

c912257232934a8e313770ce648df610.png

•近十年,微生物组研究取得了前所未有的发展,文章回顾了微生物组研究的热点变化;

•文章简述了本期特刊的研究重点,探讨了微生物组对人类健康和疾病的影响;

•文章展望了实践、概念和技术上的前沿发展,提出微生物组的潜在革新方向。

- 引言 -

微生物组在人类健康和疾病中扮演了至关重要的角色,对微生物组学的深入认知革新了现代生物学领域。近年来,微生物组研究发展迅速,微生物学家的研究重心从最初了解宿主的微生物组分类,转向了解微生物组的功能角色及其与宿主之间的互作。本文简述了微生物组领域的论文发表趋势和研究热点,总结了Protein & Cell本期专刊的重点内容,并强调了微生物组研究的未来研究方向及重大进展,包括技术、实践和概念上的革新,必将拓展微生物组对疾病诊断、药物开发和个性化治疗等方面的应用。

- 结果 -

1. 全球微生物组研究的趋势和进展:从组成到功能

近年来,微生物组研究在技术、实践和概念上取得了重大进展。起初微生物组的研究重点为物种组成和多样性的描述,并确定微生物和宿主表型之间的相关性。目前该领域已逐渐开始关注微生物组功能解析,探索微生物组的作用机制,及研究其与宿主的协同进化。这些工作将进一步加深人们理解微生物组对宿主多个方面的影响(图1A)。

根据Web of Science核心库(Web of Science Core Collection database)的搜索结果(数据截止2023年03月29日),全球微生物组研究的大部分源自北美、亚洲和欧洲(图1B),超过2/3的出版物发表于过去五年。值得注意的是,自2018年以来,中国科学家对该领域做出了巨大推动,其出版物数量的同比增长率始终保持增长趋势(图1C,图S1)。

Protein & Cell为微生物组研究和综述进展提供了一个高质量的发表平台。该期刊曾组办过两次以微生物组为主题的专刊,两期专刊中收录的文章一经发表即被全球范围广泛引用(图S2A),其中三篇研究备受关注,包括陈峰教授团队综述的口腔微生物组对人体健康的影响,王则能团队综述的肠道微生物组参与合成的代谢产物与心血管健康和疾病,以及刘永鑫教授团队发表的关于微生物组数据分析的流程。前两期专刊工作自2018年以来已获得1500多次引用,平均引用率是同期该期刊其他出版物的三倍以上(图S2B),并对ScienceCellNature Medicine等高水平期刊文章的发表做出突出贡献(图1D,图S2A)。

5133748a9c3c900d10e519ad8e56c5d1.png

图 1. 微生物组研究领域的热点和趋势(数据提取自Web of Science 核心库,并截止到2023年03月29日)。

(A)自1985年起,基于收集到的出版物关键词构建的微生物组研究热点网络图,包括638个关键词(每个关键词出现次数不少于100次);(B)自1985年起,以微生物组为关键词的出版物在全球分布情况;(C)微生物组领域排名前五的国家,每年微生物组相关出版物数量的同比增长率(Year-over-year growth rate)。同比增长率=(当年的文章发表量-前一年的文章发表量)/前一年的文章发表量× 100%;(D)Protein & Cell 前两期专刊论文的引文指数(Citation index)。引文指数=期刊2021影响因子×期刊引用数量。图1A由VOSviwers绘制。

2. 揭开微生物群落的神秘面纱:对人类健康和疾病的影响

Protein & Cell本期专刊中,科学家们试图揭开微生物群落对人类健康和疾病的影响。刘宏伟教授团队表征了肠道细菌细胞壁衍生分子相关的免疫原分子,并提出了微生物群落衍生成分在人类免疫系统训练中的作用。朱书教授团队总结了肠道微生物组和微生物代谢产物成分如何被宿主免疫系统感知及其在维持人类肠道稳态中的作用。肠道微生物群落在肠-脑轴的相互作用中发挥着重要作用,本期有两篇综述论述了其中的机制,刘星吟教授团队重点关注了神经发育障碍的当前研究,段丽萍教授团队则强调了肠道菌群和小胶质细胞在肠-脑互动障碍中的相互作用。程功教授团队回顾了蚊子和宿主微生物群落在蚊媒传播疾病方面的机制。王金锋教授团队从微生物群落的角度重新构思了母婴健康的概念。郑钜圣教授团队为人类健康的营养和微生物群落之间的相互作用提供了广泛的见解。

与此同时,为了有效管理不断增长的微生物组数据和复杂的统计软件,系统性的方法对于微生物组物种分类和结果解释至关重要。刘永鑫教授团队对常用的R包进行了比较和总结,获取了既简单、又高效的微生物组分析方案,方便领域科研人员使用。

d3567483a15f63b9322e3c96dbaf6e35.png

图 2. 本期特刊研究重点。

本期特刊包括微生物组研究的七个方面,包括微生物组分析的最好方案(内圈),肠道微生物组对宿主免疫系统的调控(外圈上半部分),肠道微生物组对免疫感应的影响(外圈下半部分),微生物组在肠-脑轴中的作用(左上角),微生物组在蚊媒传病中的角色(右上角),微生物组对母婴健康的影响(左下角),微生物组、营养和健康之间的互作(右下角)。

3. 微生物组研究的前沿:解锁革命性的先进工具以改善人类健康

未来,我们相信,随着实践、概念和技术上的发展,微生物组研究必将迎来新的革命。实践方面,高质量DNA提取和高通量培养组学等试验技术的改进将彻底改革微生物组研究的工作流程,有助于进一步研究微生物组的功能和机制。概念方面,随着研究数量的不断增加,了解健康和疾病中微生物组模式的重点仍将是一个关键的研究领域。泛微生物组概念将为确定环境或宿主中核心微生物组和微生物组模式提供机遇,亦为解释和理解个体/群体之间的异质性提供材料。此外,微生物组学家将会关注微生物群落的“暗物质”,例如真菌、病毒、古菌和原生动物等,这些微生物目前仍很少被关注,但他们在环境中的广泛寄生,表明其可能具有与细菌同等重要的作用。技术方面,会引入更多先进的测序技术,如长读序列、单细胞测序和宏转录组测序等技术,这也将允许在物种或菌株层面上对微生物组开展深入研究(图3A)。同时,云平台和R软件包的发展亦将极大地促进微生物组研究中数据处理和挖掘方面的工作。

基于上述工作的推动,必将产生更多关于微生物组与宿主关系的假设,这些假设亦将通过体外和体内进行评估,并在人类中开展理论验证(图3B)。最终,我们可以将微生物组作为一种多功能工具用于疾病诊断、药物开发和个性化干预,彻底革新微生物组的研究领域。

0544b1847024764edd810822f638189b.png

图 3. 未来领域的研究方向。

(A)微生物组领域在实践、概念和技术方面的概述流程图;(B)获取的数据将对微生物组领域的理论生成、评估和验证至关重要。

- 代码和数据可用性 -

本文所用代码及数据均已发布于GitHub (https://github.com/YunyunGao374/ProteinCell2023MicrobiomeReview)。

参考文献

Yunyun Gao, Danyi Li, Yong-Xin Liu. 2023. Microbiome research outlook: past, present, and future. Protein & Cell pwad031. https://doi.org/10.1093/procel/pwad031

- 作者简介 -

366b4ae31e7513a9da11c6f39c0fb86c.png

中国农业科学院

深圳基因组研究所

高云云

博士

毕业于北京林业大学生态与自然保护学院,目前为中国农业科院学基因组研究所刘永鑫研究员团队博后,主要研究方向为挖掘动植物宏基因组数据中的核心微生物组。已发表论文18篇,以第一(或共一)发表SCI论文8篇,受国家留学基金委资助前往牛津大学联合培养。获国家奖学金、研究生国家奖学金、第八届“创青春”中国青年创新创业大赛(乡村振兴专项)成长组银奖等奖励。

7f4e8fbc988465be9c0b530e8ea4b98f.png

热心肠生物技术研究院首席科学家

中国肠道大会国际期刊与出版沙龙主席

李丹宜

热心肠生物技术研究院首席科学家,中国肠道大会国际期刊与出版沙龙主席。清华大学生物科学与技术系,获学士学位。拿大多伦多大学分子遗传学,获硕士和博士学位。

a03246489f760c5fcc754082f59d392c.png

中国农业科学院

深圳基因组研究所

刘永鑫

研究员

中国农科院基因组所研究员,iMeta期刊执行主编,宏基因组公众号创始人。主要研究方向为微生物组方法开发、功能挖掘和科学传播,在Science、iMeta、Nature Biotechnology、Nature Microbiology、Cell Host & Microbe、Protein & Cell等期刊发表论文50余篇,被引12000余次。主编《微生物组实验手册》专著,由300多位同行参与,共同打造本领域长期更新的中文百科全书。创办宏基因组公众号,15万+同行关注,累计阅读量超3千万,打造本领域最具影响的科学传播平台,免费为您团队发布成果、方法、经验、招生招聘等,欢迎投稿。2021年发起iMeta期刊,打造微生物组/生物信息领域国际顶刊,解决我本领域期刊出版卡脖子问题,建立国际学术话语权体系。

猜你喜欢

iMeta简介 高引文章 高颜值绘图imageGP 网络分析iNAP
iMeta网页工具 代谢组MetOrigin 美吉云乳酸化预测DeepKla
iMeta综述 肠菌菌群 植物菌群 口腔菌群 蛋白质结构预测

10000+:菌群分析 宝宝与猫狗 梅毒狂想曲 提DNA发Nature

系列教程:微生物组入门 Biostar 微生物组  宏基因组

专业技能:学术图表 高分文章 生信宝典 不可或缺的人

一文读懂:宏基因组 寄生虫益处 进化树 必备技能:提问 搜索  Endnote

扩增子分析:图表解读 分析流程 统计绘图

16S功能预测   PICRUSt  FAPROTAX  Bugbase Tax4Fun

生物科普:  肠道细菌 人体上的生命 生命大跃进  细胞暗战 人体奥秘  

写在后面

为鼓励读者交流快速解决科研困难,我们建立了“宏基因组”讨论群,己有国内外6000+ 科研人员加入。请添加主编微信meta-genomics带你入群,务必备注“姓名-单位-研究方向-职称/年级”。高级职称请注明身份,另有海内外微生物PI群供大佬合作交流。技术问题寻求帮助,首先阅读《如何优雅的提问》学习解决问题思路,仍未解决群内讨论,问题不私聊,帮助同行。

点击阅读原文,跳转最新文章目录阅读

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/570536.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

adb 命令速查(下)

ADB 关于APP安装、调试和monkey压力测试 作者:炭烤毛蛋 ,查看博主了解更多。 提示:承接上篇《adb 命令速查(中)》,本文将 文章目录 ADB 关于APP安装、调试和monkey压力测试7 adb 关于 apk 的相关操作7.1 安装 apk普通安装带有命…

QQGC?揭秘QQ的AI绘画大模型技术

👉腾小云导读 2022年来,AIGC概念迅速出圈并快速形成产业生态,成为继PGC、UGC之后新的数字内容创作形式。QQ影像中心提出了自研的AI画画技术方案——QQGC,本文将介绍在QQGC基础大模型训练中的实践和探索,接着往下看吧~ …

我用AI帮我唱了首“基尼太美”,颠覆了我的认知!太牛逼了

目录 前言 AI唱"基尼太美"是什么感觉 使用so-vits-svc打造自己专属歌手 1.声音素材整理 2.训练模型 3.让AI唱歌​编辑 AI歌手背后的技术 AI歌手会成为主流吗 写到最后 大家好,我是大侠,AI领域的专业博主 前言 在5月份,孙…

第五篇:强化学习基础之马尔科夫决策过程

你好,我是zhenguo(郭震) 今天总结强化学习第五篇:马尔科夫决策过程 基础 马尔科夫决策过程(MDP)是强化学习的基础之一。下面统一称为:MDP MDP提供了描述序贯决策问题的数学框架。 它将决策问题建模为: 状态…

司空见惯 - 使用dBm表示功率的各种现实情况

前面一篇文章介绍过,使用dBm表示功率时,如何转换为mW。 那现实世界的实际情况中,使用dBm来表示电磁波的能量强度,列表如下: Power level Power Notes 526 dBm 3.61049 W 黑洞碰撞后的引力波辐射的功率&#xff0c…

解决缓存与数据库数据不一致的问题,这篇文章告诉你如何做!

缓存是提高应用程序性能和响应速度的关键组件之一。缓存可以帮助减少数据库查询次数,从而减轻服务器负担并加快页面加载速度。然而,缓存与数据库一致性是分布式系统中常见的问题,因为缓存和数据库之间可能存在数据不一致的情况。为了解决这个…

CyberLink的摄像头应用程序YouCam 10.1版本在win10系统的下载与安装配置教程

目录 前言一、YouCam安装二、使用配置总结 前言 YouCam是由CyberLink公司开发的一款实用的摄像头应用程序,它集成了多种实时视频特效、背景虚化、美颜、屏幕录制等功能。 通过使用该软件内置的相机特效,用户可以将视频聊天或自拍照片变得更加精彩和有趣…

oracle表空间、用户、表的关系和创建

目录 一、表空间 二、用户 (1)Oracle和mysql、sqlserver的区别 (2)创建用户 (3)给用户授权 三、表 (1)创建表 (2)用图像化软件添加表约束 1.主键约束…

TikTok正测试名为“Tako”的AI聊天机器人;武汉大学宣布推出CheeseChat

🚀 近日安徽安庆一起利用AI换脸技术的电信诈骗案件 近日安徽安庆一起利用AI换脸技术的电信诈骗案件,3名涉案人员被抓获并返还被骗款132万元。 此前也有多起利用AI换脸技术进行的电信诈骗案件,甚至还出现在明星直播带货中。 专家提示&#…

ChatGPT无限可能性:自然语言生成的奥秘

💗wei_shuo的个人主页 💫wei_shuo的学习社区 🌐Hello World ! ChatGPT无限可能性:自然语言生成的奥秘 数字化时代:跨越语言和文化障碍 冰岛是北大西洋中部的一个岛国,拥有充满活力的科技产业和…

网络编程初识

如果这篇有没接触过的知识点,请转到网络编程先导知识_小梁今天敲代码了吗的博客-CSDN博客 目录 IPv4和IPv6的概念: 子网掩码 默认网关 ping命令 端口 OSI网络分层模型 TCP/IP四层模型 字节序转换函数 IP地址转换 上一篇介绍了网络编程的先导知…

chatgpt赋能python:Python动态实时轨迹绘图:让数据可视化更生动

Python 动态实时轨迹绘图:让数据可视化更生动 数据可视化是现代数据分析中不可或缺的一部分。在Python语言中,有许多工具和库可以帮助我们将数据转化为可视化的图表。然而,有些情况下,静态图表难以准确有效地展现数据的变化趋势和…

chatgpt赋能python:Python动态Import:优化你的编程体验

Python 动态 Import:优化你的编程体验 在 Python 中, Import 是一个非常常见的操作。它允许你从其他模块中引入需要的函数或者变量,从而避免在不同模块中重复编写代码。在大型项目中, Import 操作可能会变得很混乱,导…

Java内存管理:垃圾回收算法和内存分配的原理和优化

章节一:引言 在当今的软件开发领域,Java是一门广泛应用的编程语言。Java虚拟机(JVM)负责管理Java应用程序的内存,并通过垃圾回收算法和内存分配策略来优化内存使用。本文将详细介绍Java内存管理的原理、垃圾回收算法的…

【熬夜送书 | 第一期】Java生日快乐,不负代码不负君,面向对象面向卿

文章目录 前言一、java是什么?二、好书推荐《Java核心技术》《Java编程思想》Effective Java 中文版(原书第3版)Java语言程序设计基础篇进阶篇(原书第12版)Java并发编程实战软件架构实践(原书第4版&#xf…

ThingsBoard教程(五三):规则节点解析 Kafka Node, MQTT Node

Kafka Node Since TB Version 2.0 Kafka节点将消息发送到Kafka代理。它可以接收任何类型的消息。该节点会通过Kafka生产者将记录发送到Kafka服务器。 配置 主题模式 - 可以是静态字符串,也可以是使用消息元数据属性解析的模式。例如${deviceType}引导服务器 - 用逗号分隔的…

fork/join框架

文章目录 前言一、fork/join是什么?二、使用步骤总结 前言 使用Fork/Join框架首先要考虑到的是如何分割任务,分割之后,根据join 再进行任务结果的合并,也就是类似二分法的,分而治之的理念; 一、fork/join是什么? fork 拆分任务,将大任务拆分成小任务,拆…

Linux学习笔记---编辑器Vim

Vim是Linux中功能十分强大的文本编辑器,熟练地使用Vim可以让你高效地在Shell界面编写代码,接下来我们开始一步一步地学习Vim的使用方法: 一、文本编辑器vim的使用 1. 打开Vim 打开终端直接输入vim,即可打开Vim编辑器主界面 它是原始vi编辑…

简单谈谈BIO,NIO,AIO

目录 IO 概述 阻塞 IO (BIO) 基本理解 非阻塞 IO(NIO) ​核心部分 Channel Buffer Selector Channel Buffer Selector 三者关系 异步非阻塞 IO(AIO) IO 概述 IO 的操作方式通常分为几种:同步阻塞 BIO、同步非阻塞 NIO、异步非阻塞 AIO。 (1…

如何检查Linux硬盘大小、类型和硬件详细信息?

在Linux系统中,了解硬盘的大小、类型和硬件详细信息对于系统管理和故障排除非常重要。本文将详细介绍如何使用命令行工具来检查Linux硬盘的大小、类型和硬件详细信息。 1. 检查硬盘大小 要检查Linux硬盘的大小,可以使用lsblk命令。该命令显示了系统中所…