测序与疾病研究系列02高通量测序技术在肠道微生态研究中的应用

®高通量测序技术在肠道微生态研究中的应用解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌01020304肠道微生态研究前沿微生态组学介绍研究思路与案例分享取样方法CONTENTS课程目录肠道微生态研究前沿01微生物具有维持生态系统平衡、多样性的重要功能，并与人类/动/植物健康、环境和食品安全等诸多方面密切相关解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌肠道微生态研究前沿微生物组生活在某一生境（土壤、大气、水体、人体、动/植物等）中微生物的总和。研究微生物解读大世界解

螺

旋

|

陪伴医生科研成长知识金牌微生物组计划巴西微生物组计划美国国家微生

物组计划(NMI)非洲土壤微生物组计划2016年微生物组计划2017年微生物组计划2017年12月-中国科学院微生物组计划聚焦微生物组的功能网络解析与调节机制创建微生物组功能解析技术与计算方法学建设中国微生物组数据库与资源库2017年10月-全球微生物基因组测序计划计划完成超过覆盖人体、环境、海洋等主要方向的1000个微生 物组样本测序建立微生物基因组、微生物组资源共享和挖掘的国际标准体系建立全球权威的微生物组学参考数据库和数据分析平台DOI：10.1021/acsnano.5b07826;

10.1007/978-3-319-59997-7_1;

10.1038/539152a解

螺

旋

| 陪

伴

医

生科研成长知识金牌人体微生态IF：29.886目前对人体微生物组的认知①人体菌群已证实与多种疾病相关，菌群研究正从描述和关联性研究，向机制和应用性研究转变；②每个人高度个性化的菌群受许多因素共同影响：发育早期的遗传和免疫互作、所处身体部位、饮食、抗生素、生活方式；③人体菌群不断发生着动态变化，弹性和稳定性在不同时间尺度上并存，菌群的变化率存在个体差异；④研究菌群在疾病中的作用机制应注意：深入菌株层面，在人群研究中鉴定疾病相关菌群特征并用动物实验验证，菌群本身可作为疾病标志物；DOI:

10.1038/nm.4517解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌人体微生态OttmanNet

al.,Front

Cell

Infect

Microbiol.

2012;

Peterson

J

etal.,Genome

research,

2009;

López-Otín

C

et

al.,

Cell,

2016肠道菌群与人体健康肠道菌群与疾病治疗人体菌群变化代谢干预和饮食影响人体菌群变化解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌肠道微生态人体肠道菌群组成的地理、种族或生活方式特异性Doi：10.3389/fmicb.2017.01162知识金牌肠道微生态肠道菌群——尚待被认知的器官肠道微生态：菌群+宿主的互作统一体人体重1-3%由细菌组成人体粪便干重50%以上为细菌及其“尸体”人肠道微生物：常见1000多种肠道细菌：约4×1013个99%以上由30-40种细菌构成健康人肠道共生菌占99%以上肠道非冗余基因集：11.4

millionHooper

LV

et

al.,

Science,

2001;

Sender

R,

et

al.,

Cell,

2016;

Lynch

S

V,et

al.,

New

England

Journal

of

Medicine,2016.促进营养吸收改善肠易激症状增强免疫功能防治肿瘤疾病缓解肠道炎症调节血糖血脂解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌肠道菌群与疾病的关系DOI:

10.1161/CIRCRESAHA.117.309715解螺旋|陪伴医生科研成长肠道菌群、代谢产物与不同疾病间存在复杂的相互作用知识金牌肠道菌群与肠道疾病①有益菌（如F.prausnitzii）寄生在表皮细胞粘膜层时，其分泌的短链脂肪酸（SCFA）进入细胞，会激活免疫抑制细胞（如T辅助细胞），阻断炎症反应的发生；②当有益菌缺失或致病菌存在时，粘膜屏障会被破坏，粘膜层变薄、细胞间隙扩大，病原菌极其有毒代谢物进入细胞内，从而激发炎症反应。IF：40.137IBD：炎症性肠病（UC、CD）IBS：肠易激综合症DOI：10.1038/518S3a解螺旋|陪伴医生科研成长解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌肠道菌群与代谢疾病肥胖糖尿病ZmoraN,

et

al.,

Cell

Metabolism,

2017;

Liu

RX,

et

al.,NatureMedcine,2017;Wu

H,

et

al.,

Nature

Medcine,

2017;解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌肠道菌群与免疫系统疾病Thaiss

et

al.,

Nature,

2016; Belkaid

Yet

al.,

Immunity,2017；Pickard

J

M,

et

al.,

Immunological

reviews,2017肠道微生物组整合环境、基因和免疫信号，影响 宿主的代谢、免疫力和对感染的响应菌群在宿主免疫系统的诱导、训练及功能中都发 挥了重要作用，宿主免疫系统也进化出了多种方 法以维持与菌群的共生关系环境和遗传因素的改变可导致肠道菌群的紊乱， 为病原体的入侵提供机会，促进炎症反应的发生解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌肠道菌群与心血管疾病DOI：10.1161/CIRCULATIONAHA.116.024251解

螺

旋

|陪伴医生科研成长知识金牌肠脑轴10.1016/j.cell.2017.11.024肠道菌群决定认知和思维肠道菌群参与决定神经系统中化学物质的变化和认知水平外界环境压力也可以导致肠道菌群改变和肠脑异常肠-脑轴，通过交感神经系统与副交感神经系统的神经元、循环激素及其他神经调节分子，相关疾病中起调节作用解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌肠道菌群与神经系统疾病Fung

T

C,

et

al.,

Nature

Neuroscience,

2017肠道微生物和免疫系统都涉及自闭症、抑郁 症和阿尔兹海默症等神经发育、精神性和神 经退行性疾病的发病机理和表现解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌宿主与肠道菌群互作10.1016/j.chom.2015.12.005；10.1111/1462-2920.13926粪便中宿主miRNA进入F.nucleatum和E.coli等肠内细菌，调控其基因转录和细胞生长宿主的肠腔环境决定肠道菌群的空间分布，而菌群的定殖又影响先天性及和适应性粘膜免疫系统发育、上皮细胞更新、屏障完整性以及肠神经系统等解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌肠道菌群与疾病治疗IF：37.205肿瘤免疫治疗，基于菌群的精准医疗时代来临DOI：10.1126/science.aar2946①临床前动物模型中，细菌可调节化疗及免疫疗法的抗癌效果，近期研究关注人体肠道菌群对抗癌药物的影响②PD-1单抗对于肺癌、肾癌等上皮细胞肿瘤的疗效受肠道菌群影响，抗生素显著降低患者的平均生存期，Akk菌可能改善PD-1单抗的疗效③PD-1单抗治疗黑色素瘤的效果与肠道菌群组成相关，柔嫩梭菌丰度较高的患者无进展生存期较长④PD-1单抗治疗转移性黑色素瘤的效果与肠道菌群相关，长双歧杆菌、产气柯林斯菌和屎肠球菌的丰度影响疗效知识金牌肠道菌群与疾病治疗CRC：结直肠癌DOI：10.1016/j.cell.2017.07.008①在化疗后复发的大肠癌患者的癌组织中，发现具核梭杆菌的丰度占优，并与病人的临床病理特征相关；②通过生物信息学和功能分析发现具核梭杆菌促进针对化疗的大肠癌耐药；③相关机制：具核梭杆菌靶向TLR4、MYD88先天免疫信号和特定的微小RNA，激活自噬通路并改变大肠癌的化疗响应；④未来可通过检测和靶向具核梭杆菌及相关信号通路，对大肠癌的临床管理产生重要价值，并可能改善大肠癌患者的预后解螺旋|陪伴医生科研成长IF：30.410知识金牌饮食、益生菌和药物等调节肠道菌群金银花与二甲双胍联用可缓解脂肪肝及葡萄糖不耐受，与调节肠道菌群相关植物和蘑菇的抗肥胖和抗糖尿病作用利拉鲁肽与沙格列汀调节肠道菌群与体重车前子多糖缓解2型糖尿病大鼠的高血糖及高血脂并影响结肠菌群解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌微生物多样性：群落中有哪些微生物？宏基因组：这些微生物能干什么？宏转录组：这些微生物要干什么？多组学：这些微生物为什么这么干？高通量测序解螺旋|陪伴医生科研成长微生态组学介绍02微生物多样性

知

识

金

牌1991年Pace首次提出环境基因组学的概念，基于核糖体rRNA基因的扩增子测序来反映系统中的微生物多样性的组成(16S、18S、ITS、功能基因等)。16Sgenome

size:

~5Mb常见Marker

gene：细菌：16S；真菌：ITS，18S功能基因：AOA，AOB，nirK，nifH，McrA解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌微生物多样性测序分析流程测序流程解螺旋|陪伴医生科研成长分析流程知识金牌交互式分析云平台生物信息挖掘进入交互时代/解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌微生物多样性分析内容OTU聚类与注释OTU(Operational

Taxonomic

Units)：操作分类单元。通常将相似性高于97%的序列（如细菌古菌16S

rDNA）定义为一个OTU，每个OTU即为理论上的一个物种。数据库解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌微生物多样性分析内容1、物种注释与评估数据优化统计OTU聚类分类学分析Pan/Core物种分析α多样性指数分析α多样性指数差异检验稀释曲线分析2、物种组成分析物种Venn图分析群落Heatmap图群落Bar图群落Pie图多级物种Sunburst图Circos样本与物种关系图稀释曲线判断测序深度是否足够多样性指数差异检验物种Venn图分析解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌微生物多样性分析内容群落Bar图群落Pie图多级物种Sunburst图Circos样本与物种关系图群落Heatmap2、物种组成分析物种Venn图分析群落Heatmap图群落Bar图群落Pie图多级物种Sunburst图Circos样本与物种关系图解螺旋|陪伴医生科研成长解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌微生物多样性分析内容3、样本比较分析样本层次聚类分析PCA主成分分析PCoA主坐标分析NMDS非度量多维尺度分析ANOSIM相似性分析ANOSIM相似性分析Adonis多因素方差分析PLS-DA偏最小二乘判别分析NMDSANOSIM/Adnois样本层次聚类树PCoAPCA知识金牌微生物多样性分析内容LEfSe分析属门4、物种差异分析LDA

Effect

Size(LEfSe

分析)Ternary三元相图MetagenomeSeq分析多组物种差异分析两组物种差异分析两样本物种差异分析两样本差异分析两组物种差异分析多组物种差异分析解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌微生物多样性分析内容5、关联与模型预测分析(层级)相关性Heatmap图RDA/CCA分析Mantel

Test分析Network网络分析样本与物种的共线性关系图随机森林分析ROC曲线环境因子排序回归分析SourceTracker分析RDA/CCA分析物种物种相关性网络图环境因子相关性Heatmap图随机森林分类ROC曲线解螺旋|陪伴医生科研成长解

螺

旋

|知识金牌微生物多样性分析内容7、16S功能预测COG功能预测KEGG功能预测KEGG

pathway陪伴医生科研成长COG

function知识金牌文献案例1doi:10.1136/gutjnl-2013-306541≤25>28运动和饮食影响肠道菌群多样性2014IF：16.65816S+代谢组1个项目解螺旋|陪伴医生科研成长2篇Gut16S→宏基因组循序渐进知识金牌运动员肠道菌群α多样性高，运动员与对照组肠道菌群具有明显差异SobsPDShannonSimpsonChao1Unweighted

UniFrac

PCoA解螺旋|陪伴医生科研成长文献案例1知识金牌文献案例1运动员与对照组营养摄入有差异运动员蛋白摄入量对能量摄入贡献率高饮食结构可以区分运动员与对照组饮食结构可以区分运动员与对照组解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌文献案例1蛋白摄取和肌酸激酶驱动肠道菌群多样性增加蛋白摄取与菌群α多样性指数相关性分析解螺旋|陪伴医生科研成长肌酸激酶与菌群α多样性指数相关性分析知识金牌文献案例1研究结论16S+代谢组文章亮点首次证明运动和肠道菌群有关运动和饮食影响肠道菌群组成运动量和蛋白摄入量的增加可以提高肠道菌群多样性与对照组相比，运动员代谢水平高，炎症水平低不足对肠道菌群仅有物种水平分析，无功能水平分析运动和饮食对人的肠道菌群的功能有何影响？影响了哪些代谢通路？宏基因组解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌文献案例22017.03IF：16.658宏基因组+代谢组专业运动员的菌群在组成及功能代谢水平上与久坐人群有差异1个项目解螺旋|陪伴医生科研成长2篇Gut16S→宏基因组循序渐进知识金牌文献案例2研究方法粪便样本宏基因组测序分析测序平台：Illumina

HiSeq

2500临床、运动和饮食数据收集：饮食摄入频率问卷表和食物图集；采集空腹血液样本测定肌酸激酶；用EPIC-Norfolk问卷来记录评价运动量水平。代谢分析：尿液样本，H-NMR（核磁共振氢谱）、RP（反相液相色谱）and

HILICchromatography（亲水作用超高效色谱-质谱）分析；粪便样本，H-NMR、HILIC、胆汁酸质谱联用仪分析、GC-MS-targeted

SCFA

分析。解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌文献案例2与运动状态相关的肠道微生物与功能结构16S多样性数据在较高的分类学水平识别度高；宏基因组在较低分类学水平上具有更高的保真度和优越性运动员代谢通路多样性高；三组人群代谢通路组成具有显著差异组间代谢通路组成与多样性分析解螺旋|陪伴医生科研成长解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌文献案例2MetaCyc代谢途径（Kruskal-Wallis

p<0.05）与饮食成分和血清代谢显著相关的代谢通路数量统计（Benjamini-Hochberg

corrected

p<0.05）微生物代谢功能组间差异及代谢通路与临床、饮食关联分析A：High-BMI组仅VB、LB、AAB合成类代谢通路丰度显著较高。Athletes涉及碳水化合物降解、辅酶因子合成和能量代谢等29个代谢通路丰度显著较高。B：对照组与饮食（糖类及其他碳水化合物、能量摄入）的代谢通路相关性强；Athletes组主要以与CK、总胆红素、纤维素摄入有关的代谢通路为优势。总胆红素运动员与短链脂肪酸含量相关的代谢通路高于对照组解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌文献案例2代谢组和16S、宏基因组结果关联分析乙丙丁戊异异酸酸酸酸丁戊酸酸16S结果中与短链脂肪酸具有相关性的细菌类群（Spearman）丙酸乙酸戊酸异丁酸异戊酸丁酸解知识金牌文献案例2粪便low-BMI与运动员在功能组成上较为相似螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长尿液代谢通路与代谢物的相关性分析解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌文献案例2研究结论运动员氨基酸、抗生素生物合成、碳水化合物等代谢通路增加，与增强肌肉更新（健康）和总体健康相关的粪便代谢物，如微生物产生的短链脂肪酸、乙酸、丙酸和丁酸也增加。运动员和久坐不动的对照组相比，肠道微生物功能和代谢水平的差异远大于在组成水平上的差异，为饮食-运动- 肠道微生物范例研究提供新的视角。文章亮点16S+宏基因组+代谢组结合微生物功能水平分析深入，挖掘到与运动相关的代谢通路，涉及氨基酸、抗生素生物合成、碳水化 合物，从功能水平上证实了运动和饮食对人体肠道菌群的影响解

螺

旋

|

陪伴医生科研成长知识金牌如何从大量的多样性样本中挑选代表性样本做宏基因组？多样性宏基因组MicroPITA知识金牌宏基因组研究现状DOI：10.1007/s00294-017-0693-8全球宏基因组文章发表统计1580篇解螺旋|陪伴医生科研成长宏基因组

知

识

金

牌宏基因组(Metagenome)：生态环境中全部微小生物的基因组(Handelsman

et

al.,1998)。16SMetagenomeManor

O

et

al.,

Cell

Host

&

Microbe,

2017.解螺旋|陪伴医生科研成长多样性宏基因组物种组成√√物种丰度√√基因预测×√功能注释×√代谢通路×√功能分析×√……知识金牌宏基因组测序分析流程物种与功能注释物种与功能分析测序流程分析流程解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌宏基因组宏基因组云平台强势来袭，全面上线！/解螺旋|陪伴医生科研成长解螺旋陪伴医生科研成长知识金牌宏基因组测序分析内容1、物种与功能注释物种分类学注释COG功能注释KEGG功能注释碳水化合物活性酶注释抗生素抗性基因注释毒力因子注释PHI病原与宿主互作注释COG功能注释KEGG

Pathway注释物种分类注释|知识金牌宏基因组测序分析内容1、物种与功能注释物种分类学注释COG功能注释KEGG功能注释碳水化合物活性酶注释抗生素抗性基因注释毒力因子注释PHI病原与宿主互作注释碳水化合物活性酶的注释 比对CAZy数据库，适用于木质纤维素分解、糖代谢、食草动物瘤胃等相关研究。毒力因子注释 毒力因子(virulentfactor)：构成毒力的物质，主要为侵袭力和毒素。比对VFDB数据库，适用于人类疾病、动植物病害等方面的研究。抗生素抗性基因的注释比对ARDB/CARD数据库，适用于抗生素、抗菌剂、环境治理等方面的研究。解螺旋|陪伴医生科研成长解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌宏基因组测序分析内容1、物种与功能注释PHI病原与宿主互作注释MvirDB

病原体生物攻防因子注释TCDB

转运蛋白分类注释群体感应（QS）分析Pfam

结构域分析分泌蛋白预测T3SS效应蛋白预测次级代谢物基因簇预测PHI病原与宿主互作注释TCDB

转运蛋白分类注释群体感应（QS）分析分泌蛋白预测MvirDB病原体生物攻防因子注释|

陪伴医生科研成长知识金牌宏基因组测序分析内容2、物种与功能组成分析Venn图Heatmap图丰度分布Bubble图Circos样本与物种（功能）关系图Circos样本与物种(功能)关系图Venn图Heatmap图解螺旋知识金牌宏基因组测序分析内容3、样本比较分析样本层次聚类树PCA主成分分析PCoA主坐标分析NMDS非度量多维尺度分析样本层次聚类树ANOSIM相似性分析PERMANOVA分析MRPP多响应置换过程分析菌群分型分析PERMANOVAPCoAANOSIM菌型分析解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌宏基因组测序分析内容LEfSe分析代谢通路图组间差异分析iPath整合分析4、物种与功能差异分析LEFSE组间差异判别分析Wilcoxon秩和检验分析STAMP差异分析Ternary

三元相图MetagenomeSeq分析代谢通路图组间差异分析iPath整合分析STAMP差异分析解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌宏基因组测序分析内容随机森林10-fold交叉验证/ROC5、关联与模型预测分析(层级)相关性Heatmap图RDA/CCA典型相关分析Mantel

Test分析共线性关系图Network网络分析随机森林分析ROC曲线CAG/MGS分析物种与功能回归分析环境因子排序回归分析SourceTracker分析Procrustes分析VPA方差分解分析物种与功能贡献度分析物种与功能回归分析物种与功能贡献度分析解螺旋|陪伴医生科研成长解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌宏基因组测序分析内容5、关联与模型预测分析(层级)相关性Heatmap图RDA/CCA典型相关分析Mantel

Test分析共线性关系图Network网络分析随机森林分析ROC曲线CAG/MGS分析物种与功能回归分析环境因子排序回归分析SourceTracker分析Procrustes分析7、基于reads的注释SSUrRNA物种注释HUMAnN代谢功能注释6、进化分析系统发生进化树相关性Heatmap图物种与功能分布网络图(抗性基因class水平)CAG/MGS分析物种与功能相关性网络图红色：正相关绿色：负相关研究思路与案例分享03针对疾病的分析方向<1>与疾病相关的微生物菌群结构分析（多样性，宏基因组，宏转录组）筛选病人与健康人的特征性微生物标记鉴定导致相关疾病的致病菌分析致病菌与病人临床指标的相关性构建疾病的菌群预测模型膳食调理、菌群移植、益生菌治疗，探索开发靶向微生物的新疗法<2>与疾病相关的微生物编码基因分析（宏基因组，宏转录组）构建与疾病相关的肠道菌群基因集筛选病人与健康人的特征性微生物编码基因病人与健康人肠道菌群差异基因的网络关系分析比较不同疾病人群的基因集组成<3>与疾病相关的微生物代谢功能分析（宏基因组，宏转录组）病人与健康人肠道菌群差异代谢途径筛选菌群代谢功能与疾病程度相关性分析解析疾病发生的分子机制，如免疫机制探索开发新药物、新治疗方法，靶向调控菌群代谢功能Doi:10.1038/nrmicro3451研究思路IF：23.574研究思路DOI：10.1038/nrmicro.2016.83IF：24.727医口方案设计-简化方案方案设计医口方案设计-完整方案方案设计IBS患者和精神类疾病患者有类似的菌群信号研究人群：IBS患者（根据Rome

III

criteria评估）抑郁症患者（根据Mini-International

NeuropsychiatricInterview[MINI]DSM-IV评估）样本：粪便样本(n=45+15+25+20)检测方法：16S多样性DOI:

10.1016/j.cgh.2016.05.033IF：7.68文献案例3临床症状和恒压器测试数据分析腹部症状，包括腹部疼痛、肿胀和排便数量在IBS-D和COMO组中出现频率显著高于对照组；经直肠恒压器检查发现IBS-D患者紧迫性和最大耐受性阈值最低，显著低于对照组；IBS-D、抑郁症和COMO患者SDS分值显著高于对照组；抑郁症患者的MINI

secondary

items要高于COMO患者；DOI:

10.1016/j.cgh.2016.05.033腹部症状评估内脏敏感性的检测心理症状评估MINI评估文献案例3IBS-D、抑郁症、COMO患者和健康人群群肠道菌群特征门水平分析发现IBD、抑郁症和COMO组拟杆菌门丰度增高，厚壁菌门丰度降低；IBD、抑郁症和COMO组菌群多样性显著低于对照组；IBD和抑郁症有类似的菌群组成和多样性变化，而COMO组相对前面2组变化幅度较小；Heatmap图分析也获得类似的结果，相比对照组，IBD和抑郁症组中一些低丰度菌群明显降低；文献案例3拟杆菌和普氏菌分型分析100个样本肠道菌群可分为3种类型，I型（41个样本），II型（17个样本）和III型（42个样本）；Heatmap图分析发现同一肠型样本更相似，不同肠型样本差异明显；I型和II型Shannon指数显著低于III型；100个样本不同肠型的菌群组成也有差异,I型和II型主要的菌属分别为拟杆菌（I型）和普氏菌（II型）；文献案例3IBS-D、抑郁症和COMO患者肠型差异分析IBS-D、抑郁症和COMO患者样本明显区分于对照组，60%IBS-D患者归属于I型，25%归属于肠型II，而95%健康人归属于III型，5%归属于I型；抑郁症患者肠型分布于IBS-D类似，60%归属于I型，20%归属于II型；COMO组和对照组有明显区分；60%IBS-D25%IBS-D95%健康人60%抑郁症20%抑郁症文献案例3结肠粘膜炎症与菌群信号（肠型）相关性分析疫组化分析乙状结肠粘膜样本（24个I型、14个II型和23个III型样本，包括33位IBS-D、3位抑郁症、18位COMO患者和7位健康个体）MCP-1

MIP-α、肥大细胞类胰蛋白酶和CD3+T细胞组织化学分析发现不同肠型均源于IBS-D患者，MCP-1、MIP-α、大量肥大细胞和CD3+T细胞在I型和II型中的数量高于III型；MCP-1、MIP-α过表达与IBS-D和抑郁症患者临床特征关联分析发现MCP-1与腹部疼痛值、肿胀以及疼痛频率和

IBS-SSS显著相关；文献案例3案例分析内容美吉客户文章仁济医院马雄团队IF=

16.658原发性胆汁性胆管炎患者肠道菌群改变并可以在UDCA治疗后部分恢复测序项目：多样性测序平台：Illumina

MiSeq

PE300样本类型：粪便样本数量：193分组设置：实验组、对照组、验证组测序量：平均每个样本34,661

clean

reads/10.1136/gutjnl-2016-313332文献案例4PBC初治患者肠道菌群失调与健康人相比，PBC初治患者肠道菌群丰度降低；PBC初治患者与健康人肠道菌群能够明显分离出来；物种丰度可以解释菌群在PC1轴上的差异。PERMANOVA，p=0.001文献案例4利用12种PBC相关的属作为标记微生物区别疾病状态AUC=0.86AUC=0.84实验组验证组肠道菌群诊断模型能够准确区分PBC患者和健康人健康人富集PBC患者富集文献案例4UDCA治疗使得PBC肠道菌群失调部分改善PBC

富集的属

Haemophilus,

Streptococcus

和Pseudomonas在UDCA治疗后显著降低；健康人中富集的四种属，有三种属（Bacteroidetes,Sutterella和Oscillospira）在治疗后的患者中增加；虽然治疗后Veillonella

在患者肠道内并未降低，但其相对丰度在疗效欠佳的患者中显著高于疗

效好的患者。文献案例4PBC患者菌群功能改变16S功能预测分析PBC富集的通路：细菌侵入上皮细胞，过氧化物酶增殖激活受体信号通路和己内酰胺退化；健康人富集的通路：参与新陈代谢、氨基酸生物合成（如丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸）以及ɑ亚麻油酸新陈代谢的蛋白过表达。文献案例4案例分析内容样本来源：196位中国人群（健康人、HTN、pHTN）对照组：41位健康人（年龄32-75）pHTN组：56位高血压前期患者（年龄28-70）HTN组：99位高血压患者（年龄28-69）样本类型：粪便、血液宏基因组：n=196，Illumina,PE125，6.18

±1.43(s.d.)

million

reads/per

sample代谢组：多样性：n=124，LC/MSn=12，Illumina,

Hiseq

16SV4DOI：10.1186/s40168-016-0222-x肠道菌群失衡促进高血压的发展粪菌移植对照组pHTN组HTN组粪便宏基因组血液代谢组对照组HTN组小鼠粪便16S临床指标文献案例5文献案例51、pHTN和HTN患者Gut

Microbiota（GM）多样性和肠型分析GM多样性分析：疾病组GM基因和菌群多样性低于对照组肠型分析：肠型分型：1型（普氏肠型）2型（拟杆菌肠型）1型：pHTN48.21%HTN

45.45%2型：健康组73.17%文献案例52、pHTN和HTN患者相关菌群Wilcoxon

rank

sum

test：44种差异菌属在3组中富集普氏菌和克雷伯氏菌在pHTN和HTN组中明显升高对照组中双歧杆菌等丰度较高文献案例53、pHTN和HTN

co-abundancegroup（CAG）相关性分析对照组：厚壁菌和罗氏菌富集pHTN：肠球菌和克雷伯氏菌富集HTN：普氏菌和梭菌富集CAGcluster

threshold：

0.7number：50文献案例54、pHTN和HTN患者肠道菌群功能变化KEGG

PCA分析：与对照组相比，

p

HTN和HTN

GM功能差异显著

(Wilcoxon

rank

sum

test，p<0.001)与对照组相比，pHTN和HTNGM某 些功能(KEGG

modules

and

CAZy families)缺失，比如支链氨基酸合成 和转运、酮体合成等KEGG

moduleCAZy文献案例55、pHTN和HTN

肠道菌群代谢表达文献案例55、pHTN和HTN

肠道菌群代谢表达菌群与代谢物相关性分析对照组中葡萄糖苷与双歧杆菌和AKK呈正相关，但与普氏菌呈负相关HTN组中硬脂酸和普氏菌呈正相关，硬脂酸与双歧杆菌和罗氏菌呈负相关，可以作为HTN中一种重要的代谢物HTNcontrol文献案例56、pHTN和HTN

分类模型构建CAG+代谢物区分对照组与pHTN/HTN组AUC值最高随机森林分析：explanatory

variables：CAG+代谢物（展示TOP

50CAG）文献案例57、粪菌移植--血压升高移植HTN患者粪便小鼠血压高于移植健康人群粪便小鼠血压文献案例5研究亮点宏基因组+代谢组+16S粪便移植，证明了肠道微生物群对宿主高血压的直接影响疾病预测模型建立----预测指标：CAGs+代谢物建立基于菌群并能相比对照组准确区分高血压前期和高血压个体的分类器案例分析内容疾病相关菌微生物相关疾病Bacteroidaceae

sp.痛风Bacteroides痛风、类风湿性关节炎、全身性红斑狼疮、糖尿病Clostridium（梭菌）T2D、痛风Porphyromonadaceae（紫单胞菌科）肠道中机会致病菌（痛风、强直性脊柱炎、克罗恩病）Rhodococcus（红球菌属）痛风、克罗恩病、系统性红斑狼疮（SLE）Erysipelatoclost