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微生物组

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无形的社区居住在世界赌欧洲杯赔率各地的每个角落,缝隙和利基市场,从我们自己的身体到我们脚下的土壤和我们所居住的房屋。这些是微生物默默地帮助我们身体和环境中的谨慎平衡的微生物。它们是细菌,真菌,赌欧洲杯赔率病毒,噬菌体和原生动物的群落,并且非常适合特定条件。例如,我们嘴里的微生物组将与我们的肠道中的微生物组大不相同。

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他称“微生物组”最初出现在科学文献中1988。但是,直到最近,我们才开始对微生物的含义,它们的工作方式,其重要性以及对健康和疾病的更广泛影响得出更全面的了解。这种知识的飞跃与技术的改进相吻合,尤其是在基因组询问中,这并非偶然。

但是为什么我们的微生物组很重要?在“正常”条件下,微生物物种的健康平衡促进了重要的功能,例如消化并使致病物种保持困境,但作为回报,我们必须照顾它们。体内和外部的饮食不平衡和过度使用抗菌药物都会导致重要物种的消耗,从而破坏微妙的平衡。土壤也是如此,化学物质的强化农业和过度使用可能会对土壤微生物组合产生负面影响,从而植物和无脊椎动物健康。分析存在的物种可能是健康问题的有用指标,其独特的组成也可能有助于法医科学家。

研究微生物组

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科学家依靠显微镜,细胞培养和脉冲场凝胶电泳依赖于“基因组时代”研究微生物。现代DNA测序技术现在可以在遗传水平上更详细地了解“微生物世界”,从而帮助我们理解在那里什么他们在。

这里采用了两种关键方法:16S核糖体RNA(rRNA)测序和shot弹枪宏基因组学。前者是一种扩增子测序,是一种更传统的方法,它利用了16S rRNA在所有细菌和古细菌中发现的基因。该基因包括八个高度保守的区域和九个可变区域。测序时,基因可变区域中的多态性可以检测到,通过将测序数据与具有已知分类学身份的菌株数据库进行比较,使研究人员能够通过比较测序数据来识别和分类样本中的多样性微生物。它告诉我们在那儿。尽管通常采用这种方法并非没有局限性:公共数据库中存储的数据的质量可能会对研究结果产生不利影响,并区分测序错误和自然遗传变异可能很棘手。

后一种方法,shot弹枪宏基因组学,添加了额外的信息,告诉我们谁在那里他们在做什么。从中提取DNA全部样品中的细胞并随机剪切成较小的碎片,并独立测序,从而限制了偏差。已独立测序的片段的重叠区域被用来拼凑拼图并重建样品中存在的基因组和部分基因组。shot弹枪宏基因组学数据很复杂,并且有三种常见方法量化多样性:标记基因分析,构造和组装序列分为不同的基因组。从元基因组测序获得的数据在很大程度上取决于每个研究人员可用的生物信息学工具功能,并且可能很耗时。


微生物组,健康和疾病

微生物群和宿主之间的疾病在营养和代谢等多种生物过程中起着关键作用。然而,微生物组 - 宿主关系的复杂和交织的性质在人类疾病的发展和发展方面也带来了风险。在这里,我们仔细研究了微生物组在健康和疾病中的作用,并强调了其作为诊断工具和治疗策略的潜力。

微生物组和癌症

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在过去的十年中,对微生物组和癌症的兴趣越来越高 - 在2005年至2015年之间,关于微生物组和癌症的发表文章数量几乎增加了2000%。除了突出癌症与宿主的微生物群之间的直接联系外,这些研究还提供了证据表明微生物会影响癌症免疫疗法反应。

许多研究表明肠道微生物组的病理失衡被诊断为结直肠癌的患者。虽然几种细菌已与结直肠癌有关,例如;梭菌,,,,肽链球菌,,,,卟啉念珠菌,,,,Prevotella,,,,Parvimonas,,,,细菌gemella,,,,在许多情况下,驱动致癌的基本机制尚未阐明。某些口腔细菌已与风险增加发展胰腺癌。一个学习由纽约市Langone医疗中心的研究人员进行的Porphyromona牙龈在口腔洗涤样品中,样品与患胰腺癌的风险增加了59%。另外,存在聚集的放线菌病与风险增加119%有关。

微生物组 - 肠脑轴

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在过去的十年中,神经科学家受到了神经科学家的严格审查。这是由将肠道细菌与大脑疾病连接的数据爆炸爆炸所驱动的,并改善了对我们大脑如何与肠道中神经细胞进行交流的欣赏。我们对微生物组进行测序的能力的进步使神经科学家能够将微生物组特征与不同的脑部疾病联系起来。

帕金森氏病是一种神经退行性疾病,该疾病由逐渐增加的运动缺陷定义,也与一组电池有关胃肠道症状。研究该疾病的啮齿动物模型的研究人员指出,添加帕金森患者的菌群加速啮齿动物的运动障碍,而健康对照的微生物群则没有。2018年的一项研究表明,在帕金森的患者中,有所减少lachnospiraceae并增加乳杆菌科Christensenellaceae与更严重的临床体征有关。在自闭症谱系障碍,,,,阿尔茨海默氏病缺血性中风。然而,在人类中令人信服的证据表现出了这些联系的原因元素难以捉摸当前的许多数据很难比较和不一致。

因果关系的理论机制围绕着可能影响肠神经系统或大脑的微生物分泌的分子。肠道中的细菌发酵导致短链脂肪酸(SCFA)的产生。脑脊液(CSF)中SCFA的存在已有广受认可临床前的证据表明,SCFA可以采取行动来加强正直在血脑屏障的障碍物中,其分解是几种神经退行性疾病的标志。未来对脑 - 肠肠癌 - 微生物组(BGM)轴的研究将需要更详细地逗弄所提出的因果关系。最近发现微生物种群阿尔茨海默氏症的验尸大脑说明,我们的微生物组与神经系统之间的联系远非完全理解。

基于微生物组的诊断

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n越来越多的研究发现,特定物种和微生物水平与特定疾病或状况的存在有关。可以利用这些微生物特征来帮助更早,更准确地诊断疾病。

例如,来自欧洲分子生物学实验室的一组研究人员能够确定分类标记与无肿瘤患者区分开的结直肠癌患者。通过对粪便样品进行宏基因组测序,它们能够检测到粪便微生物组的癌症相关变化。其他研究表明,粪便微生物特征也有可能帮助非侵入性诊断和监测其他几种疾病,包括预测非酒精性脂肪肝病ciRRHOSIS和评估炎症性肠病的严重程度

基于微生物组的诊断不仅限于肠道。唾液富含微生物,超过700种居住在口腔中的细菌。擦拭和漱口水样品使口服微生物组易于访问,并成为诊断的有吸引力的目标。唾液中存在的细菌的多样性和水平可以是从龋齿口服胃肠癌

作为人体最大的器官和第一障碍,皮肤也是各种各样的微生物的家园被检测和监测以提供诊断和预后信息。正在进行研究如何利用皮肤微生物组来诊断和指导皮肤病的治疗,例如痤疮,牛皮癣和伤口愈合。

基于微生物组的治疗剂

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在某些情况下,他的微生物组可以帮助主机斗争疾病。例如,研究人员最近发现肠道菌群中存在的特定细菌可以帮助患者的免疫系统安装抗肿瘤反应。最近发表的一项研究科学表明,通过将免疫疗法与特定的微生物疗法相结合,可以“增强”针对某些黑色素瘤,膀胱和结直肠癌的免疫反应。

除了直接利用微生物群作为治疗性外,研究人员还在研究各种生物体的微生物组,以试图鉴定具有抗癌特性的有希望的生物活性化合物。例如,Murray等。已经研究微生物群一个叫做脂肪肌确定包含核心微生物组的细菌。借助这些信息,他们希望识别哪种细菌正在产生Palmerolide - 一种生物活性化合物,其有望作为黑色素瘤特异性药物

对生活治疗剂的发展一直存在着持续的兴趣,从而改变了细菌以产生治疗化合物。一个应变大肠杆菌已经设计了产生需要治疗稀有代谢缺陷所需的特定蛋白质。此外,来自新加坡的团队已经设计了肠道细菌,以便它们可以与结肠癌细胞缔合并分泌一种转化葡萄糖醇的酶,该酶是在某些蔬菜中自然发现的物质,成为具有已知抗癌活性的有机小分子硫磷酸盐。一个发表在纳特社区描述了通常用作益生菌的肠道细菌的修饰,以便它可以检测到致病细菌发出的信号 - 并根据信号响应响应信号而合成抗菌分子。

快速工作流程以检测样品中的精选细菌

人类消化道是> 1,000种不同种类的微生物的家园,包括细菌,古细菌,真菌,生物和病毒。他们中的大多数是无害的 - 有些甚至对人类健康有益。但是,当肠道中微生物的平衡受到破坏时,某些细菌可能会无法控制地生长,从而影响其宿主。

从样品中纯化微生物DNA是了解微生物组组成和平衡的关键步骤。

发现一个工作流程,以快速检测人粪样品中的医学相关细菌。

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