微生物天然药物开发的新生物技术研究进展

随着新的生物技术不断在微生物天然药物开发中的应用,微生物天然药物开发进入了一个新的时代。大规模基因组测序技术的推广,海量有价值的基因数据能快速便捷地获取,显著增强了对天然产物合成机制的认识;微生物培养和异源表达技术的进步,帮助研究者发现了一批新的微生物天然产物;另外,宏基因组技术的引入,也提供了另外一种有价值的新选择,可以帮助研究者分离得到＂不可培养＂微生物的天然产物。本文对近年来用于天然药物开发的新兴生物技术方法进展进行了分析,并总结了近5年内在微生物天然药物的开发中的大量成功范例。     

从宏基因组学谈中医整体观的现代化

宏基因组学是近年兴起的一种微生物基因组分析技术,其研究策略强调的是一种整体性.目前已广泛用于微生物领域研究,其在现代医学领域的应用亦初显苗头.将宏基因组学引入传统医学,是中医学宏观整体思想与现代科学微观研究技术的有效结合,可弥补中医微观整体之不足.具有独特的应用前景.     

中药与肠道菌群相互作用的研究进展

肠道菌群对人和动物的健康至关重要,具有多种生理功能,一旦菌群失调就会导致各种疾病。中药多数是以口服的形式进入消化道,因此肠道内的微生物对中药的代谢发挥着重要的作用;同时,许多中药对肠道菌群的平衡产生影响。从疾病与肠道菌群状态的关系,中药对肠道菌群的调节作用,肠道菌群对中药代谢的影响以及宏基因组学等研究方法进行综述,为研究中药与肠道菌群相互影响提供参考。     

湿热证与肠道微生物相关性的研究进展

不同疾病的发生发展与肠道微生物的变化密切相关,湿热证作为临床常见证型,以肠道微生物的物种丰度及多样性改变作为切入点,探求不同疾病湿热证与肠道微生物紊乱之间的关系,对于中医临床诊治的客观化评价具有重要意义。现对近年来关于不同疾病湿热证与肠道微生物的相关研究作简要概述。     

分子生物学技术应用于人体肠道微生物多样性研究

随着分子生物学、基因组学和生物信息学的发展,微生物的分子水平上的研究也取得了快速发展,与其他方法相比,其灵敏度高、可重复好和可靠性好,是目前应用最广泛的方法之一。     

基于本草基因组学应用流式细胞术和高通量测序技术检测人参基因组大小

人参（Ginseng）是五加科植物人参（Panax ginseng C. A. Mey.）的干燥根和根茎。由于其基因组数据的缺乏制约了人参基础研究和产业发展。本实验以水稻（Oryza sativa ssp. Nipponbare）和大豆（Glycine max(L.) Merrill）为内参,通过流式细胞术检测人参基因组大小约为3.42 Gb;同时,分别构建人参基因组插入片段大小为250 bp和500 bp的鸟枪法（shotgun）文库,利用Illumina Hiseq X Ten平台进行双端PE 150高通量测序,过滤原始测序数据后获得183.82 Gb高质量数据,K-mer分析法预估人参基因组大小为3.35 Gb,测序深度为54.87 X。本研究采用流式细胞术结合K-mer分析法测定人参基因组大小,为人参全基因组测序以及本草基因组学的研究提供基础数据。     

基于“入腹知性”理论的黄芩干预大鼠肠道菌群多样性的探讨

目的:探讨黄芩对生理状态下大鼠肠道菌群多样性的变化,分析并判定黄芩药性的归属。方法:利用16S rRNA高通量基因测序技术对黄芩给药(10 g·kg~(-1))干预后的大鼠盲肠内溶物进行检测,将肠道菌群分类单元(OTUs)数量,丰富度与多样性指数及差异菌门与菌属进行综合性分析,并利用网络可视化手段找寻差异菌门与菌属之间的关联性。结果:基于Illumina Miseq平台,与空白组相比,黄芩给药组大鼠肠道菌群的OTUs数量减少,丰富度与多样性指数降低;拟杆菌门(Bacteroidetes)和螺旋体菌门(Spirochaetes)显著性上调(P 0. 01),厚壁菌门(Firmicutes),放线菌门(Actinobacteria),变形菌门(Proteobacteria)及软壁菌门(Tenericutes)显著性下调(P 0. 01),24个差异菌属中有17个显著性下调(P 0. 05,P 0. 01),7种显著性上调(P 0. 01)。联合网络可视化分析确定影响程度最大的菌门为拟杆菌门与厚壁菌门,其中厚壁菌门与其余菌门多呈现出负相关的关系,与螺旋体菌门存在最强负相关性;拟杆菌门与变形菌门、厚壁菌门呈正相关的关系,与放线菌门呈现负相关的关系,与其余菌门无相关性相关性;差异菌属多富集于瘤胃球菌属(Ruminococcus),帕拉普氏菌属(Paraprevotella),普雷沃菌属(Prevotella)及颤螺旋菌属(Oscillospira)。结论:黄芩可降低肠道菌群多样性,抑制机体的菌群代谢功能,因此从菌群多样性角度推断黄芩的药性为寒凉。     

基于肠道微生态的米泔水制苍术健脾止泻药效及其机制研究

目的:研究米泔水制苍术对大黄致脾虚泄泻大鼠的治疗作用及其对肠道菌群结构的影响。方法:将42只Wistar大鼠随机分成7组,分别为正常对照组、模型对照组、盐酸小檗碱片0.09 g/kg组、米泔水制苍术1.89、7.56 g/kg组和生苍术1.89、7.56 g/kg组。除正常对照组外,其余各组均按40 g/kg给予200%大黄水煎液灌胃建立脾虚泄泻模型。造模成功后,各组分别灌胃相应药物,正常及模型对照组灌胃生理盐水,连续7 d。观察大鼠给药前后精神状态,测定粪便含水率;采用HE染色观察大鼠结肠组织病理学变化;采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定大鼠血清中胃动素(MTL)、D-乳酸和白细胞介素-1β(IL-1β)含量;基于16S rDNA高通量测序分析肠道菌群的结构和多样性。结果:与正常对照组比较,模型对照组粪便含水率显著升高,结肠结构损伤显著,血清MTL、D-乳酸和IL-1β含量显著升高(P<0.01);与模型对照组相比,米泔水制苍术7.56 g/kg组的粪便含水率显著降低,结肠病理结构显著改善(P<0.01),血清MTL、D-乳酸和IL-1β含量显著降低(P<0.05...     

基于16s rDNA测序的黄芪总多糖对SD大鼠肠道微生物多样性的影响

目的:研究黄芪总多糖(Total Polysaccharides of Astraglus Membranaceus,PSA)对SD大鼠肠道微生物多样性的影响.方法:SPF级SD大鼠随机分为对照组,黄芪总多糖低剂量组(100mg/kg)和高剂量组(400mg/kg),连续灌胃30d.于第31d取粪便进行16S rDNA...     

化学基因组学研究进展及其应用

化学基因组学作为药物发现的新模式，组合了基因组学、蛋白质组学、组合化学及细胞筛选等领域的新技术，加快了新药研发的过程。本文介绍了化学基因组学研究的方法学及典型的技术平台，评述了化学基因组学在基因、蛋白质功能分析研究的概况及其应用于新药发现中的进展     

基于高通量测序分析建曲发酵过程中微生物多样性变化

目的 明确建曲在发酵过程中微生物种类、优势类群的组成和功能特征的变化。方法 通过高通量测序技术对建曲不同发酵时间点的细菌和真菌群落结构和功能进行分析。结果 建曲发酵过程中,真菌的优势类群为曲霉菌属（Aspergillus,36.57%）,其中溜曲霉（Aspergillus tamarii,22.30%）和小菌核曲霉（Aspergillus minisclerotigenes,21.19%）为发酵后的优势菌种。细菌由红串红球菌（Rhodococcus erythropolis,29.56%）和类肠膜魏斯菌（Weissella paramesenteroides,25.24%）先后成为优势类群。在整个发酵过程中,建曲的优势菌群均出现明显的变化,反映了建曲发酵过程中存在清晰的群落演替。功能预测分析显示,建曲中存在丰富的与代谢途径相关的真菌和细菌功能基因,且不同发酵时间点微生物发挥的功能也不同。结论 建曲发酵后的真菌主要为溜曲霉和小菌核曲霉,细菌主要为红串红球菌和类肠膜魏斯菌,不同发酵时间点其菌群相对丰度和功能有所不同,为后续建立稳定可控的建曲现代发酵工艺提供参考依据。     

肠道微生物与呼吸系统疾病的相关性

肠道微生物在人类健康和疾病中发挥着重要作用,基于"肺与大肠相表里"的中医经典理论,探讨肠道微生物与呼吸系统疾病的相关性,以及中药治疗对肠道微生物的调节作用。未来需更加重视对肺部疾病肠道微生态的调节,保持肠道菌在种类、数量之间的动态平衡,从肠道微生物入手发挥中医药的优势,开展更多的实验研究,进一步探究中草药防治疾病的作用机制。     

基于高通量测序技术的溃疡性结肠炎大肠湿热证患者肠道菌群多样性的研究

目的探究溃疡性结肠炎大肠湿热证人群与健康人群肠道菌群结构差异。方法研究共采集14例溃疡性结肠炎大肠湿热证患者和14例健康人群粪便标本;根据细菌16S rRNA V3-V4区设计引物进行扩增,利用Illumina HiSeq2500平台进行高通量测序;测序结果经过Reads拼接,OUTs（operational taxonomic units）聚类,物种注释,α多样分析,主成分分析,最终得到样品物种信息。结果在溃疡性结肠炎大肠湿热组和健康人群组中之间肠道菌群存在显著性差异,（P=0.008＜0.01）;且大肠湿热证溃疡性结肠炎患者的肠道菌群多样性高于健康人群;溃疡性结肠炎患者与健康人群肠道菌群的丰度之间存在显著的差异,其中健康人群中以Bacteroidaceae、Bacteroides、Firmicutes、Clostridia 等为主;溃疡性结肠炎患者以Lactobacillus、Lactobacillaceae、Erysipelotrichaceae、Erysipelotrichales等为主。另外,Akkermansia菌在溃疡性结肠炎患者中处于富集状态结论大肠湿热证溃疡性结肠炎患者与健康人群在肠道菌群多样性方面、菌群结构上存在显著差异。     

基于肠道微生物探讨从脾胃论治血管性痴呆

肠道微生物紊乱是血管性痴呆及其危险因素的重要原因,中医理论体系认为脾胃在本病的防治中起着至关重要的作用,结合肠道微生物在血管性痴呆治疗中的重要作用及其与脾胃功能的相关性,探讨从脾胃论治血管性痴呆的理论依据.     

基于高通量测序技术研究芍药汤对溃疡性结肠炎大鼠肠道菌群的影响

目的 观察芍药汤对TNBS诱导的溃疡性结肠炎大鼠肠道菌群的影响,从菌群紊乱角度探讨其治疗溃疡性结肠炎的作用机制.方法 将50只SD大鼠随机分为正常组、模型组、抗生素组、芍药汤组和美沙拉嗪组,每组10只.采用5％TNBS+50％乙醇联合诱导溃疡性结肠炎模型,第8日开始每日对应给予生理盐水、抗生素、芍药汤、美沙拉嗪灌胃7 ...     

中药对HIV患者肠道菌群结构及免疫影响的研究

目的：基于16SrRNA高通量测序,研究中医药对HIV患者肠道菌群丰度、多样性及免疫的影响。方法：纳入HIV患者36例,采用多中心、双盲、随机、安慰剂对照研究方法,分为试验组(Treat组)和对照组(Control组),其中试验组16例、对照组20例。试验组给予单纯中药,对照组给予相应中药安慰剂,连续治疗72周。利用16SrRNA高通量测序观察上述干预措施对HIV患者肠道菌群丰度和多样性的影响并检测治疗前后两组患者T淋巴细胞计数以观察患者免疫情况。结果：对比两组患者肠道菌群菌落结构及组成发现,对照组的梭菌在门、纲、目、科、属水平丰度均偏高(P<0.05);试验组瘤胃球菌属、塞内加尔厌氧菌属丰度偏高(P<0.05)。治疗前,两组患者CD4+T细胞计数、CD8+T细胞计数、CD4+/CD8+未见明显差异(P>0.05);经72周治疗,两组患者CD4+T细胞计数、CD4+/CD8+较治疗前均增加,CD8+T细胞计数较治疗前均减少,组间未见明显差异(P>0.05),组内前后比较中仅对照组CD4+/CD8+存在显著差异(P<0.05)。结论：两组HIV患者肠道菌群的...     

基于高通量测序技术研究葛根芩连汤及其配伍对急性肠炎大鼠肠道菌群多样性的影响

研究葛根芩连汤对急性肠炎大鼠肠道菌群的影响,探讨葛根芩连汤及其配伍改善急性肠炎与肠道菌群的关系。雄性SD大鼠随机分为正常组、模型组、阳性对照组、葛根芩连汤全方组、全方去甘草组、全方去葛根组、全方去芩连组和芩连组,造模和给药前后观察大鼠的病理切片情况及检测指标。给药7 d后,选取24只大鼠粪便样本,利用Illumina Miseq平台进行高通量测序。从抗炎和药效指标来看,葛根芩连汤全方组、全方去甘草组、全方去葛根组、芩连组的作用最明显,与模型组比较P<0.05。alpha多样性与beta多样性显示,各组大鼠肠道菌群组成存在明显差异,与模型组比较,除全方去芩连组外均能下调急性炎症引起的菌群丰度和多样性的增加(P<0.05)。利用LEfSe分析挖掘差异菌属,结果显示双歧杆菌属Bifidobacterium等有益菌只出现在正常组中;与正常组相比,模型组乳酸杆菌属Lactobacillus显著减少(P<0.01),拟杆菌属Bacteroides、梭杆菌Flavonifractor和梭菌属Clostridiumsensustricto1上调(P<0.05,P<0.01)。与模型组比较,葛根芩连汤全方组、全方去甘草组、芩连组均可显著增加阿克曼菌属Akkermansia的数量(P<0.05),降低与肠道炎症疾病相关的梭菌属Clostridiumsensustricto1的数量;全方甘草组和全方去芩连组引起瘤胃菌科Ruminococcaceae的上调,但同时导致结肠细胞毒害的脱硫弧菌属Desulfovibrio富集;全方去葛根组引起变形菌门Proteobacteria及伯克菌目Burkhonderiales的上调。该研究表明葛根芩连汤可能是部分通过改善肠道屏障、调节炎症因子水平及肠道菌群的结构而发挥治疗急性肠炎的作用。     

基于16S rDNA高通量测序研究针灸对克罗恩病大鼠肠道菌群的调节作用

目的：采用16S rDNA高通量测序技术分析针灸对克罗恩病（CD）大鼠肠道菌群物种相对丰度和多样性的影响,探讨针灸对克罗恩病的作用机制。方法：将40只SD大鼠随机分为正常组、模型组、隔药饼灸组、电针组和西药组,每组8只。采用2,4,6-三硝基苯磺酸溶液灌肠4周构建CD大鼠模型,隔药饼灸组和电针组选取天枢（双侧）、气海穴进行干预,西药组采用柳氮磺吡啶溶液灌胃干预。干预结束后取结肠组织进行HE染色,收取大鼠粪便进行16S rDNA高通量测序并对进行物种相对丰度、alpha多样性和基因功能代谢预测分析等。结果：隔药饼灸组和电针组大鼠结肠组织病理学评分显著低于模型组（P<0.01）。与正常组比较,模型组拟杆菌门、放线菌门、拟杆菌纲、拟杆菌目、紫单胞菌科、普雷沃菌科、拟杆菌科、普雷沃菌属等的相对丰度升高,厚壁菌门、变形菌门、梭菌纲、梭菌目、毛螺菌科、瘤胃菌科、乳酸杆菌属等的相对丰度降低;在经过隔药饼灸和电针治疗后,上述大多数微生物相对丰度均有不同程度改善。与正常组比较,模型组肠道菌群的Chao1、Observed species、Shannon、Simpson等alpha多样性指数均显著下降（P<0.05）;与模型组比较,隔药饼灸组和电针组上述指数均显著升高（P<0.05）。功能预测分析发现隔药饼灸和电针均能调节参与碳水化合物代谢、氨基酸代谢等的功能基因。结论：CD与肠道菌群结构变化有关,针灸能够调节CD大鼠肠道菌群物种相对丰度和菌群多样性。     

基于高通量测序技术研究麻仁丸对功能性便秘大鼠肠道菌群的影响

目的 研究麻仁丸对功能性便秘大鼠肠道菌群的影响,探究肠道菌群在麻仁丸发挥疗效中的关键作用。方法 将18只大鼠随机分为对照组、模型组和麻仁丸组。采用洛哌丁胺制备功能性便秘大鼠模型,造模成功后灌胃给药14 d。采用16S rRNA技术分析各组大鼠肠道菌群组成,高通量靶向代谢组学技术分析粪便中次级胆汁酸的含量。结果 与对照组比较,模型组大鼠粪便总数和粪便含水率均降低(P<0.05),肠道菌群多样性增加(P<0.01),次级胆汁酸含量减少(P<0.05);经麻仁丸给药后,大鼠粪便总数和粪便含水率升高(P<0.05),多种次级胆汁酸含量恢复(P<0.05),肠道菌群多样性恢复(P<0.05),拟杆菌门(Bacteroidetes)、普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)、乳杆菌科(Lactobacillaceae)等物种丰度增加。肠道菌群与次级胆汁酸含量密切相关。结论 麻仁丸可改善功能性便秘大鼠的便秘症状,调节大鼠肠道微生态,增加益生菌丰度,影响次级胆汁酸代谢。