兰州大学研究团队在合成微生物群落研究方面取得新进展

摘要：近日，兰州大学药学院微生物组智能诊疗科研团队在国际权威学术期刊《Advanced Science》在线发表了题为“Tailoring a Functional Synthetic Microbial Community Alleviates Fusobacte

近日，兰州大学药学院微生物组智能诊疗科研团队在国际权威学术期刊《Advanced Science》在线发表了题为“Tailoring a Functional Synthetic Microbial Community Alleviates Fusobacterium nucleatum‐infected Colorectal Cancer via Ecological Control”的最新研究成果，该研究通过设计合成群落缓解了具核梭杆菌感染的结直肠癌。兰州大学为该论文第一署名单位，2021级博士生周忠坤为第一作者，兰州大学陈朋教授为通讯作者。该工作得到了甘肃省科技重大专项、兰州市科技项目以及兰州大学大学生创新创业等项目的共同资助。

具核梭杆菌（Fusobacterium nucleanum，F. nuclearum）在结直肠癌（CRC）中普遍存在，它可以通过多种途径促进肿瘤增殖和诱导化疗耐药性。因此，开发治疗具核梭杆菌感染的CRC的策略具有重要意义。人类肠道微生物群固有的复杂性使得建立因果关系以及随后解剖机制变得极具挑战性。简化的微生物群落（合成微生物群落，SynCom）指微生物的合理组合，旨在包括一种或多种特定功能，是应对这一挑战的一种新兴策略。人类的肠道微生物群落具有许多有益的功能，如共代谢、发酵、生态恢复和免疫训练。这些微生物代表了一个强大的生态系统，可以保护宿主免受病原体的入侵和定植。随着培养能力和测序数据的不断扩大，自上而下的方法（从分离和培养开始）和自下而上的策略（基于多组学数据和计算模型）取得了快速进展。

在该研究中基于TCMA和TCGA数据库的多组学分析以及临床粪便和血液样本测序分析的结果表明：具核梭杆菌在结直肠癌患者粪便和组织中显著富集并与脂质代谢相关通路密切相关。孟德尔随机化和代谢组分析也证实了相关脂质代谢异常。利用机器学习和代谢网络重建策略设计了抵抗具核梭杆菌并治疗具核梭杆菌感染的CRC的合成微生物群落，包含7种常见肠道细菌（Bifidobacterium animalis，Limosilactobacillus reuteri，Akkermansia muciniphila，Bacteroides thetaiotaomicron，Clostridium sporogenes，Parabacteroides distasonis和Bacteroides fragilis）。SynCom能够在体外共培养实验中抑制具核梭杆菌的生长。体内实验证明SynCom具有很好的安全性，并能够稳定地定植在小鼠肠道。SynCom能有效地缓解具核梭杆菌诱导的CRC增殖、肠粘膜破坏、炎症因子表达升高以及微生物组和脂质代谢异常。