微生物系列专题06人体微生态文章常见思路分享

®人体微生态文章常见思路分享解螺旋

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牌01人体微生态文章常见思路总结02人体微生态研究高分文章解读CONTENTS课

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录人体微生态文章常见思路总结01知

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牌人体微生态整体研究路线解

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长群体选择表型干预时间样本选取消化道呼吸道口腔……样本检测标记基因宏基因组宏转录组代谢组数据分析物种基因功能代谢结果验证临床指标实验验证临床指导临床诊断指导用药个性化治疗Doi:10.1038/s41579-018-0029-9

10.1186/s12966-017-0546-3知

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牌人体微生态常见研究思路-16S+功能预测人体微生物样本物种组成和丰度筛选关键物种16S/18S/ITS多样性+功能预测/机器学习16S/18S/ITS测序群落功能预测PICRUSt：细菌、古菌16S序列Greengenes数据库Tax4Fun：细菌、古菌16S序列SILVA数据库FAPROTAX：原核微生物原核微生物功能数据库BugBase：

原核微生物七种表型分类FUNGuild：真菌真菌功能分组数据库解

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长机器学习知

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牌人体微生态常见研究思路-宏基因组菌群结构与丰度处理与对照差异物种组成功能基因组成功能组成和分布功能菌株基因组菌群结构组成菌群物种丰度变化组间差异物种差异物种丰度变化binning组装获得功能菌株全基因组功能基因和代谢通路环境因子时间序列功能基因丰度变化过程相关关键功能基因的发掘组间差异功能基因特定功能代谢通路抗性基因分布功能酶基因分布差异相关趋势分类学解

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牌整体概述样本、物种、功能整体内容描述（无新发现则为非重点，版面有限可放附图）物种组成物种组成整体差异和分组具体差异功能组成功能组成整体差异和分组具体差异关联/因果分析环境因子/相关研究与微生物组的关系—关联分析；无菌体系验证差异物种—因果分析人体微生态常见研究思路-宏基因组解

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牌人体微生态常见研究思路-16S+宏基因组人体微生物样本物种组成和丰度16S/18S/ITS测序筛选关键物种宏基因组测序功能基因筛选代谢通路分析16S/18S/ITS多样性+宏基因组大量样本解

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长大量样本筛选有研究意义的关键物种，有目的地进行关键物种的宏基因组测序，效率较高，可有效控制研究成本少量样本人体微生态研究高分文章解读02解螺旋 | 陪

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长原发性胆汁胆管炎患者肠道菌群经UDCA治疗后得到恢复

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牌2017年IF=17.016实验方法：16S+PICRUSt功能预测+随机森林实验平台：IlluminaMiseq平台，V3-V4区UDCA初治前PBC患者N=60健康对照N=80UDCA初治前PBC患者N=19健康对照N=34PBC患者N=37横断面研究验证队列前瞻性研究6个月0粪便样本收集Primary

biliary

cholangitis(PBC)：

一种慢性自身免疫性肝病Ursodeoxycholicacid（UDCA）：

熊去氧胆酸，改善肝功能指标、

缓解PBC疾病进程常用药UDCA治疗解

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牌PBC患者肠道菌群紊乱组间差异分析基于非加权UniFrac的PCoA分析拟杆菌 变形菌 梭杆菌解

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牌PBC患者肠道菌属变化情况Spearman相关分析颤螺旋菌属萨特氏菌属拟杆菌属克雷伯氏菌属乳杆菌属梭菌属假单胞菌属嗜血杆菌属链球菌属韦荣氏球菌属肠杆菌科未知属知

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牌随机森林模型构建训练队列接收者操作曲线解

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长验证队列接收者操作曲线AUC=0.86AUC=0.84肠道菌群分类器能够对PBC人群和健康人群进行有效区分知

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牌UDCA治疗部分缓解PBC患者肠道菌群失调UDCA治疗前后优势菌属相对丰度治疗后，患者富集菌属相对丰度降低患者低丰度菌属相对丰度增加对于疾病富集的韦荣氏菌属，未有效响应UDCA的患者菌群中相对丰度增加解

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牌PBC患者肠道菌群功能有所改变PBC患者肠道菌群富集功能通路：细菌入侵上皮细胞、过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）、己内酰胺降解；细菌入侵上皮细胞通路相对丰度与肠杆菌科两个属正相关解

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牌肺囊性纤维化患者痰液DNA测序研究实验方法 宏基因组实验平台 Illumina

Hiseq

2000

platform

PE101实验设计 6名

肺囊性纤维化（CF）患者4名

慢性阻塞性肺病（COPD）患者7名

健康对照

其中

3名

吸烟（S）4名

不吸烟（H）DNA提取样本收集双端宏基因组测序序列mapping

去除宿主基因组下游分析生物1区TOP

IF:

8.748

2017年痰液解

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牌个体间肺部微生物群落结构差异显著DNA浓度解

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长非宿主序列样本组成样本属水平分类组成健康对照痰液菌群多样性更高，多为上呼吸道和口腔来源微生物CF患者痰液菌群变异性较高，患者具有独特的群落结构，通常由一种/几种定植菌/病原菌占优势知

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牌宏基因组分箱用于检测克隆扩张性致病菌GC含量Contig大小熵肺囊性纤维化患者解

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长健康对照-吸烟健康对照慢性阻塞性肺病两种GC含量不同、能够形成克隆、占据较大的生态位的致病菌属的过度生长寡养单胞菌属嗜血菌属健康或吸烟群体无此优势致病菌属解

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牌痰液病原菌多位点序列分型无色杆菌属嗜麦芽寡养单胞菌高精准菌株分型研究解

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牌抗生素抗性、基因突变的预测样本抗生素抗性基因预测基因比对结果：部分序列mucA基因存在碱基缺失、功能失活、导致黏液表型解

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牌比较基因组分析揭示病人特异性病原体特征比较基因组分析样本基因组基因重排T6SS核心基因簇T6SS蛋白结构模型实验方法：16S+宏基因组实验平台：Illumina

Hiseq平台

PE125实验设计：横断面研究：生活于泰国（N=179）出生于东亚，移民到美国（N=281）出生于美国，父母出生于东亚（N=54）欧美人对照（N=36）纵向研究：19位克伦族人移民开始前至移民后6~9个月解

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牌Cell:

移民美国导致肠道菌群西方化泰国

苗族N=95泰国

克伦族N=84苗族

一代N=137克伦族

一代N=144苗族

二代N=54欧美人N=36横断面研究N=550纵向研究N=19移民历史

24小时饮食记录人体测量学粪便样本移民前移民后美国出生IF=31.3982018年解

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牌移民导致细菌多样性降低

原住菌减少基于非加权UniFrac距离的PCoA分析Shannon

指数Faith系统发生距离Prevalence-Abundance曲线OTUs

Prevalence解

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牌移民相关B/P相对丰度比值、CAZy丰度变化拟杆菌属/普氏菌属相对丰度对数值拟杆菌属、普氏菌属相对丰度相对丰度呈显著差异的CAZymes移民美国后，泰国移民人群肠道菌群中西方生活方式相关的拟杆菌属增加，替代了非西方生活方式相关普氏菌属泰国常住人群肠道菌群膳食纤维降解功能相关三种β-葡聚糖糖苷水解酶基因相对丰度较高知

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牌饮食方式对菌群变化的影响总热量脂肪来源的热量糖类来源的热量蛋白质来源的热量基于饮食-非加权UniFrac距离的PCoA分析，饮食差异可较好解释主坐标一轴变异；饮食差异仅能解释移民前后肠道菌群总变异较小部分（16.8%）解

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长基于非加权UniFrac-饮食距