人体肠道耐药基因组的研究进展
发布时间：2021-07-13 22:06
人类肠道菌群是耐药基因（antibiotic resistance genes,ARGs）的"储存库",且与人体健康密切相关。目前,抗生素的滥用严重,进一步加剧了耐药基因的传播和扩散。细菌耐药问题严重影响人体健康、食品安全和生态安全,携带耐药基因的致病菌对临床治疗造成巨大威胁。本文结合国内外研究进展,在总结人体肠道耐药基因组研究方法的基础上,探讨了肠道耐药基因的组成、来源、传播和进化,并对未来研究进行了展望,旨在促进公众对肠道耐药基因的认知,并为抗生素的合理使用提供理论支持。
【文章来源】：生态毒理学报. 2020,15(04)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
水平基因转移的3种主要方式[3,62]注:ARG表示耐药基因。
近年来，一些新兴的耐药基因组研究技术和方法也不断诞生，如基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS)、微流控(microfluidic strategies)、拉曼光谱、单细胞测序和Hi C-Meta技术等。基于贝叶斯算法建立的Source Tracker机器学习方法可以进行耐药基因溯源分析，如分析婴儿的肠道菌群和耐药基因是否来源于母体的肠道、阴道和皮肤菌群[21]。功能宏基因组(functional metagenomics)和培养组学(culturomics)的发展为深入探究肠道中耐药基因的存在、传播、机制、功能和健康风险提供了有效手段。功能宏基因组通过整合稳定同位素标记技术(DNA-SIP)或微流控技术来综合探究耐药基因的功能、活性和代谢产物，能够用于发掘新型的耐药基因[22-23]。但该技术也存在一定的缺陷，文库构建过程会发生基因丢失，宿主菌也不可能正确地表达全部插入的基因片段(图1)[13]。随着研究的不断深入，对于未知肠道细菌的探究需求日益迫切，准确获取肠道耐药菌株后，可继续开展菌种鉴定、体外实验或者模式生物实验等，这对于耐药基因的后续研究十分必要，而单纯的测序技术无法满足这一要求。目前，微生物培养技术整合基因测序技术经过发展和改良逐步形成了培养组学，已经将人体可培养细菌数目增加了上百种，为人类肠道细菌的培养和鉴定做出了巨大贡献。培养组学通过多种培养条件来进行大规模细菌培养，并结合MALDI-TOF-MS以及16S rRNA基因测序等技术来鉴定细菌物种[12]。MAL-DI-TOF-MS能够快速进行细菌物种鉴定，可以用于鉴定携带耐药基因的细菌，并且该技术能够进行细菌耐药表型的检测，如检测β-内酰胺酶的产生[24]。2 人体肠道耐药基因组的组成和来源(The com-position and origin of human gut resistome)
【参考文献】：
期刊论文
[1]国家自然科学基金环境地球科学学科布局优化战略研究[J]. 刘羽. 科学通报. 2020(20)
[2]MALDI-TOF MS技术用于细菌鉴定的研究进展[J]. 王淑娴,刁菁,樊英,李乐,叶海斌,刘洪军. 农业灾害研究. 2019(05)
[3]胎儿肠道菌群定植的研究进展[J]. 关怀,齐宸,武晓旭,刘晓峰. 人民军医. 2019(08)
[4]Antibiotic Treatment Drives the Diversification of the Human Gut Resistome[J]. Jun Li,Elizabeth A.Rettedal,Eric van der Helm,Mostafa Ellabaan,Gianni Panagiotou,Morten O.A.Sommer. Genomics,Proteomics & Bioinformatics. 2019(01)
[5]饮用水中细菌耐药及其健康风险研究进展[J]. 李林云,谭璐,崔玉晓,张颖,罗义,毛大庆. 生态毒理学报. 2018(02)
[6]应对新发传染病,One Health策略势在必行[J]. 李鹏媛,原丽红,陆家海. 传染病信息. 2018(01)
[7]母-胎肠道内微生物群落以及母-胎微生物传输的研究进展[J]. 盛嫣然,朱晓勇. 中华生殖与避孕杂志. 2017(09)
[8]肠道菌群与疾病关系的研究进展[J]. 郭慧玲,邵玉宇,孟和毕力格,张和平. 微生物学通报. 2015(02)
[9]环境中抗生素抗性基因的水平传播扩散[J]. 杨凤霞,毛大庆,罗义,汪庆,母全华. 应用生态学报. 2013(10)
[10]抗生素耐药基因古老起源与现代进化及其警示[J]. 李显志. 中国抗生素杂志. 2013(02)
本文编号：3282887
【文章来源】：生态毒理学报. 2020,15(04)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
水平基因转移的3种主要方式[3,62]注:ARG表示耐药基因。
近年来，一些新兴的耐药基因组研究技术和方法也不断诞生，如基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS)、微流控(microfluidic strategies)、拉曼光谱、单细胞测序和Hi C-Meta技术等。基于贝叶斯算法建立的Source Tracker机器学习方法可以进行耐药基因溯源分析，如分析婴儿的肠道菌群和耐药基因是否来源于母体的肠道、阴道和皮肤菌群[21]。功能宏基因组(functional metagenomics)和培养组学(culturomics)的发展为深入探究肠道中耐药基因的存在、传播、机制、功能和健康风险提供了有效手段。功能宏基因组通过整合稳定同位素标记技术(DNA-SIP)或微流控技术来综合探究耐药基因的功能、活性和代谢产物，能够用于发掘新型的耐药基因[22-23]。但该技术也存在一定的缺陷，文库构建过程会发生基因丢失，宿主菌也不可能正确地表达全部插入的基因片段(图1)[13]。随着研究的不断深入，对于未知肠道细菌的探究需求日益迫切，准确获取肠道耐药菌株后，可继续开展菌种鉴定、体外实验或者模式生物实验等，这对于耐药基因的后续研究十分必要，而单纯的测序技术无法满足这一要求。目前，微生物培养技术整合基因测序技术经过发展和改良逐步形成了培养组学，已经将人体可培养细菌数目增加了上百种，为人类肠道细菌的培养和鉴定做出了巨大贡献。培养组学通过多种培养条件来进行大规模细菌培养，并结合MALDI-TOF-MS以及16S rRNA基因测序等技术来鉴定细菌物种[12]。MAL-DI-TOF-MS能够快速进行细菌物种鉴定，可以用于鉴定携带耐药基因的细菌，并且该技术能够进行细菌耐药表型的检测，如检测β-内酰胺酶的产生[24]。2 人体肠道耐药基因组的组成和来源(The com-position and origin of human gut resistome)
【参考文献】：
期刊论文
[1]国家自然科学基金环境地球科学学科布局优化战略研究[J]. 刘羽. 科学通报. 2020(20)
[2]MALDI-TOF MS技术用于细菌鉴定的研究进展[J]. 王淑娴,刁菁,樊英,李乐,叶海斌,刘洪军. 农业灾害研究. 2019(05)
[3]胎儿肠道菌群定植的研究进展[J]. 关怀,齐宸,武晓旭,刘晓峰. 人民军医. 2019(08)
[4]Antibiotic Treatment Drives the Diversification of the Human Gut Resistome[J]. Jun Li,Elizabeth A.Rettedal,Eric van der Helm,Mostafa Ellabaan,Gianni Panagiotou,Morten O.A.Sommer. Genomics,Proteomics & Bioinformatics. 2019(01)
[5]饮用水中细菌耐药及其健康风险研究进展[J]. 李林云,谭璐,崔玉晓,张颖,罗义,毛大庆. 生态毒理学报. 2018(02)
[6]应对新发传染病,One Health策略势在必行[J]. 李鹏媛,原丽红,陆家海. 传染病信息. 2018(01)
[7]母-胎肠道内微生物群落以及母-胎微生物传输的研究进展[J]. 盛嫣然,朱晓勇. 中华生殖与避孕杂志. 2017(09)
[8]肠道菌群与疾病关系的研究进展[J]. 郭慧玲,邵玉宇,孟和毕力格,张和平. 微生物学通报. 2015(02)
[9]环境中抗生素抗性基因的水平传播扩散[J]. 杨凤霞,毛大庆,罗义,汪庆,母全华. 应用生态学报. 2013(10)
[10]抗生素耐药基因古老起源与现代进化及其警示[J]. 李显志. 中国抗生素杂志. 2013(02)
本文编号：3282887
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