组学研究

在高通量测序的大力推动和快速发展下，微生物组学研究进入到了多组学的时代。为更好满足科研人员多组学联合分析需求，美格基因基于科研需求及以往项目经验，全新推出微生物组+代谢组联合分析解决方案，克服单一组学研究局限性，多角度解释科学问题！本期分享几篇微生物组+代谢组多组学应用案例，为大家提供微生物组+代谢组多组学研究思路。肠道微生物菌群与人类免疫细胞动力学有关原名：The gut microbiota is associated with immune cell dynamics in humans译名：肠道微生物菌群与人类免疫细胞动力学有关期刊：NatureIF：42.778发表时间：2020.11.25DOI号：10.1038/s41586-020-2971-8研究方法：16S+宏基因组+代谢组该研究首次证明肠道微生物群直接塑造了人类免疫系统的构成，通过探究肠道微生物菌群与人体外周免疫细胞计数日常变化之间的关系，有效的将人体肠道微生物菌群与免疫系统的动态联系起来。尽管缺乏淋巴细胞和其他免疫细胞亚型等详情，但该研究直接在患者机体进行研究，添补了目前在微生物群研究的重要空白：基于动物模型的微生物群-免疫相互作用研究与临床数据之间的相关性。该研究结果表明，微生物菌群会影响人体的系统免疫，其研究结果为微生物菌群靶向干预措施以改进免疫治疗和免疫介导性和炎症性疾病的治疗打开了大门。地中海饮食对超重和肥胖受试者的干预可降低血浆胆固醇并导致与能量摄入无关的肠道微生物组和代谢组改变原名：Mediterranean diet intervention in overweight and obese subjects lowers plasma cholesterol and causes changes in the gut microbiome and metabolome independently of energy intake译名：地中海饮食对超重和肥胖受试者的干预可降低血浆胆固醇并导致与能量摄入无关的肠道微生物组和代谢组改变期刊：Gut影响因子：17.943发表时间：2020.2DOI：10.1136/gutjnl-2019-319654研究方法：宏基因组+代谢组本研究旨在通过地中海饮食（MD）对超重和肥胖人群的干预试验探究MD对代谢健康、肠道微生物组和系统性代谢组的影响。在研究期间，摄入与日常能量一致的MD后监测受试者饮食的依从性，代谢参数，肠道微生物组和全身代谢组，结果发现受试者血液胆固醇和血浆及尿液中肉碱水平的降低与MD的依从性成正比；同时MD导致了微生物组和代谢组的多种变化，如增加了降解膳食纤维的普氏粪杆菌等。这一结论有助于制定改善代谢健康的饮食策略。炎性肠病（IBD）微生物代谢组学：优劣与未知原名：IBD Microbial Metabolome: The Good, Bad, and Unknown译名：炎性肠病（IBD）微生物代谢组学：优劣与未知期刊：Trends in Endocrinology and metabolismIF：9.777发表时间：2020.05DOI：10.1016/j.tem.2020.05.001研究方法：16S+宏基因组+代谢组在胃肠道内，微生物衍生的代谢物是宿主与微生物相互作用的关键组分，并已被证明对诸如II型糖尿病（T2DM）和炎症性肠病（IBD）等代谢疾病有重要影响。越来越多的研究表明肠道菌代谢物是导致宿主发病的重要原因，有望通过调整肠道微生物群及代谢物来治疗IBD，本研究从转录组学与菌群功能、菌群代谢物与宿主、菌群代谢物与临床应用三个角度客观地论述了通过调整肠道微生物群及代谢物来治疗IBD方法的优劣，并提醒人们在临床治疗上应该慎重。16S rRNA测序虽然可以方便地研究微生物群的组成，但由于目前对于菌群基因库认知的不完全性，限制了对有关代谢物影响的理解。宏基因组测序为现有的基因提供了更深入的了解，但这些基因中的大多数功能仍然未知。为了进一步了解相关微生物菌群的功能潜力，可以进行微生物组+代谢组多组学联合分析，在了解微生物多样性的同时，探寻微生物对机体生化和功能的影响。上述几篇研究结合微生物组和代谢组多组学联合方法，构建了微生物与代谢组之间的网络关系，克服了单一组学研究的局限性，多角度理解微生物与代谢关系之间的联系，填补了微生物与代谢关系研究数据上的空白。您可能还喜欢：不同土壤深度之间微生物格局有何不同？最新！2020年美格基因项目文章年终大盘点

在高通量测序的大力推动和快速发展下，微生物组学研究进入到了多组学的时代。为更好满足科研人员多组学联合分析需求，美格基因基于科研需求及以往项目经验，全新推出微生物组+代谢组联合分析解决方案，克服单一组学研究局限性，多角度解释科学问题！今天为大家分享一篇发表在mSystems上的研究，研究对定殖耐万古霉素屎肠球菌的微生物群与微生物组-代谢物相关联进行了探究，是一篇微生物组+代谢组多组学运用的佳作！Microbe-Metabolite Associations Linked to the Rebounding Murine Gut Microbiome Postcolonization with Vancomycin-Resistant Enterococcus faecium定殖耐万古霉素屎肠球菌的微生物群与微生物组-代谢物相关联作者：Andre Mu 等期刊：mSystems时间：2020IF：6.519DOI：10.1128/mSystems.00452-20方法：16S+代谢组一、文章摘要具备万古霉素抗性的屎肠球菌（Enterococcus faecium，VREfm）是近年来出现的一种病原菌，人们开始研究VREfm定殖人类肠道的分子机制，但对该过程中肠道共生细菌的作用仍然不甚理解。在此，作者通过16S扩增子和代谢组研究小鼠肠道微生物对VREfm定殖的作用。经头孢曲松和VREfm处理，小鼠肠道微生物的转变发生在拟杆菌门和柔膜菌门间。研究细菌和代谢物共现性时找到了VREfm定殖初期及后期的与丁酸相关的典型代谢物，这些与拟杆菌有关的代谢物能指示微生物群落向原始状态过渡的状态。本研究说明了抗生素对肠道生态系统的影响，以及定殖VREfm后肠道微生物组的转变。未来或可优先选择用拟杆菌来改调节代谢组，已作为消除VREfm的非抗生素疗法。二、实验设计实验样品来自六周龄雄性小鼠（naive phase）。将头孢曲松添加到饮水中喂养小鼠2d（antibiotic treatment），停用1d后（antibiotic weaning）将屎肠球菌ST796移植到小鼠中（early VRE colonization and late VREfm colonization phases）。提取小鼠粪便DNA进行16S rRNA测序，同时进行粪便代谢物的液相色谱分析，构建微生物与代谢组之间的网络关系。三、实验结果1.扩增子测序结果表明微生物结构发生了变化表1 样品总结N：原始样品；Abx-Tx：抗生素处理期；Abx-Wn：抗生素适应期；VRE-E：VREfm定殖早期；VRE-L：VREfm定殖后期经不同处理，各样品的OTU丰度有所差异（图1）。经过头孢曲松喂养，小鼠肠道的优势物种从拟杆菌纲变成了柔膜菌纲，而在VREfm定殖后期又恢复成了拟杆菌纲。图1 纲水平上OTU的生物多样性2. 小鼠肠道微生物响应抗生素，在VRE定殖3d后丰度上升从PCoA图可以看到，不同处理的样本明显分开了，而头孢曲松处理和VREfm定殖后期的样本有聚类到一起的趋势（图2）。在群落组成方面，对照组中微生物的群落结构稳定，多样性高。经头孢曲松处理后群落多样性和稳定性急剧下降，而VREfm的定殖又进一步增强了这种效果，3d后微生物群落丰度开始恢复。这些结果说明小鼠肠道是个稳定的微生物保存库，被干扰后群落丰度也能够恢复到最初的状态。图2 多样性分析3.多重回归寻找与VREfm定殖相关的sOTUs利用多重回归寻找与VREfm定殖最相关的OTU，5个正相关的OTU分别来自肠球菌属（Enterococcus）、拟杆菌属（Bacteroides）、丹毒丝菌科（Erysipelotrichaceae）、过氧化氢酶杆属（Catabacter）、毛螺菌科（Lachnospiraceae），而负相关的是梭菌目（Clostridiales）、安德克氏菌属（Adlercreutzia）、柔膜菌纲（Mollicutes）、消化链球菌科（Peptostreptococcaceae）和梭菌目（Clostridiales）。VREfm定殖的第一天，肠球菌属丰度最高，说明肠球菌也许能阻碍VREfm定殖（图3）。图3 多重回归检测到一种肠球菌与VREfm定殖相关性最强4.分子网络鉴定代谢组的差别用MS-LC检测不同时间段小鼠肠道代谢物的变化（表1）。PCoA分析结果显示各样品间代谢组不同（图4）。在实验初始阶段和VREfm定殖后期的代谢组聚类到了一起，抗生素处理后和VREfm定殖前期的聚类到了一起。这说明两个时期的样本情况更相似。使用自由森林分析预测代谢物与实验组之间的相关性。结果表明每个实验阶段都有独特的代谢特征。重要的是，VREfm定殖后期样本中找到一种含有n -乙酰化羟基的未知代谢物（feature 6325），该物质仅在群落向初始状态转变时出现。另外，在用抗生素处理期间头孢曲松（feature 3901）的丰度最高。图4代谢组学分析5.拟杆菌相关代谢物与VREfm定殖后期相关不同实验阶段微生物和代谢物的丰度差别都较大，尤其是VREfm定殖后期。分析微生物-代谢物互作时发现，VREfm定殖后期肠球菌起到非常重要的作用，恢复的细菌中拟杆菌的OTU占了绝对丰度，该阶段检测到的2个代谢物为m/z 173.067 RT 18.392和m/z 167.083 RT 25.277。而m/z 245.055 RT 7.945与VREfm定殖后期高度相关。整体数据说明是肠道微生物引起了代谢物的改变。图5 微生物-代谢物双标矢量图四、小结屎肠球菌（VREfm）有潜在的对抗多种抗生素的能力，它们对人类健康的威胁日渐增强。有研究表明肠道微生物能够调整VREfm生长，抑制VREfm的毒力。本研究探索了抗生素处理和VREfm定殖条件下肠道微生物和代谢物的变化情况，找到了与VREfm相关的微生物和代谢物分别为肠球菌和feature 6325。这为进一步的研究提供了参考，未来，也许可以通过利用肠道微生物产生的益生元来治疗多抗生素抗性病原菌的感染。五、点 评16S rRNA测序虽然可以方便地研究肠道微生物群的组成，但由于目前对于细菌基因库认知的不完全性，限制了对有关代谢物影响的理解。为了更好的理解小鼠肠道微生物对VREfm定殖的作用，作者有效地结合微生物组和代谢组进行多组学联合分析，构建了微生物与代谢组之间的网络关系，并找到了VREfm定殖初期及后期与丁酸相关的典型代谢物，填补了肠道微生物功能研究数据上的空白。您可能还喜欢：研究思路｜三代宏基因组应用案例解读（第3期）产品升级｜美格基因重磅推出微生物组+代谢组联合分析解决方案美格基因2020年上半年项目文章大盘点！

不到现场，照样看最干货的学术报告！嗨，大家好。这里是学术报告专栏，读芯术小编不定期挑选并亲自跑会，为大家奉献科技领域最优秀的学术报告，为同学们记录报告干货，并想方设法搞到一手的PPT和现场视频——足够干货，足够新鲜！话不多说，快快看过来，希望这些优秀的青年学者、专家杰青的学术报告 ，能让您在业余时间的知识阅读更有价值。2018年9月22-23日，“2018中国医学人工智能大会暨第一届人工智能雁栖高端论坛”在中国科学院大学雁栖湖校区举行。本次大会由中国人工智能学会、中国图像图形学会、中科院计算所、中国科学院大学共同主办，关注人工智能领域的最新进展以及面临的挑战，重点讨论了人工智能在医学方面的前沿研究和产业化热点。此次会议极具产学研融合的特点，30多位来自信息科学（含计算机与电子工程等学科）、数学与医学等领域的专家学者与临床医生和产业界代表齐聚一堂，围绕人工智能+医疗、医学图像分析、机器学习等热点领域开展了历时两天的深入交流与探讨。读芯术作为合作媒体，经过授权，对其中部分专家报告进行内容整理。中国科学院分子影像重点实验室主任田捷研究员以《基于人工智能和医疗大数据的影像组学研究及其临床应用》为主题进行报告，以下为相关内容。田捷老师的PPT原文内容请后台回复“学术报告”，查阅文件夹“20180922 中国医学人工智能大会”。基于人工智能和医疗大数据的影像组学研究及其临床应用田捷 中国科学院分子影像重点实验室主任研究员田捷研究员围绕“智慧医疗研究背景”，“智慧医疗研究方向”，“智慧医疗未来方向”三个重点展开。在智慧医疗研究背景方面，2017年7月20日，中共中央国务院办公厅印发《新一代人工智能发展规划》指出：研发人机协同临床智能诊疗方案，实现智能影像识别、病理分型和智能多学科会诊。在此基础上，“人工智能技术进步”与“医疗大数据不断积累”共同提供了智能医疗发展的有利时机。在智慧医疗研究方向方面，主要阐述了“肿瘤术中影像导航”与“人工智能疗效评估”两个方向，并举例进行了说明：智慧医疗显著改善了肺癌手术治疗，为新药研制提供新途径。此外，在典型临床应用（如肺癌头颈癌预后预测）上，神经系统疾病应用（精神分裂症精准诊断）上，影像组学新模态应用（PET影像组学）上，都具有极好的效果。最后，从人工智能方法，数据资源平台，辅助诊断系统，共享交流平台四个方向上进行了展望。留言 点赞 发个朋友圈我们一起分享AI学习与发展的干货

央广网深圳10月5日消息（记者郑柱子 通讯龚碧婧）北京时间2018年10月4日，华大在国际顶级学术期刊《细胞》上发表了迄今为止最大规模的中国人基因组学大数据研究成果。这是由中国科学家主导，历时两年，对14余万中国人无创产前基因检测数据进行深入研究的成果。基因是生命的密码，国家级人群基因组学研究以及对遗传资源的保护与应用是精准医学的基础，直接影响到一个国家在生物医药领域的核心竞争力。美、英等多个国家已经发起国家级人群基因组学研究计划并取得初步成果，我国也已在精准医学规划中启动部分项目。大型研究项目的完成需要较长周期，项目设计、样本采集及基因测序需要花费大量的时间与资金，合理利用已有的数据将大大加速这一进程。在严格遵从《人类遗传资源管理暂行办法》和生命伦理原则的规范，以及充分重视知情同意和隐私保护的前提下，华大研究团队选取了14余万无创产前基因检测数据展开了群体水平的研究，开发了一系列适用于此类数据的分析方法，揭示了包括31个省，36个少数民族在内的中国人群精细遗传结构，实现了多种表型的全基因组关联分析，揭示了中国人群中病毒序列分布特征，构建了包含约900万个多态性位点的炎黄中国人群基因频率数据库 (CMDB)，其中包括约20万个新发现的多态性位点。该文章通讯作者、华大生命科学研究院院长徐讯表示，这一成果填补了大规模中国人基因组学研究领域的众多空白，揭示了一系列中国人群特有的遗传特征，有助于推动我国精准医学事业的发展，加速基因科技在出生缺陷、癌症、感染等领域的应用。同时，这是高水平国际学术期刊第一次认同在其上发表基因组学文章所使用的数据仅需保存于深圳国家基因库，而无需向海外数据库进行备份，这意味着国际学术期刊对我国遗传资源保护法规政策的充分尊重与认同，也代表着中国已经完全有能力与实力管理与保护我国重要的遗传资源，这对于我国的基因数据自主权具有非常重要的战略意义。此次研究揭示了中国汉族与少数民族群体的遗传特点，并发现当今中国人群的遗传特征分布同时受到丝绸之路等历史因素与近代人口大规模迁徙的影响。研究还发现了多个随着纬度的变化而在频率上呈现明显差异的基因，展现了饮食、气候等因素对中国人群的演化所起到的作用。其中，通过本次研究，科研人员发现，甘肃省和青海省的汉族人群体中所含有的欧洲人成分明显高于其它省份。这个地区在古代恰巧是丝绸之路的必经之地——河西走廊，是中西方人群汇聚的地方，很可能由此导致该地区汉族人有较高的欧洲血统。华大的研究小组主要从中国人群体遗传学、复杂性状的全基因组关联分析、中国人病毒感染图谱等三个方面揭秘中国人群体中的生物大发现。据介绍，10月10日，关于此次科研成果的新闻发布会将在深圳国家基因库召开，正式对外发布这一项科研成果。

多重研究手段助力微生物研究克服单一组学研究的局限性。一、代谢组学介绍代谢组学(metabolomics)是继基因组学和蛋白质组学之后发展起来的新兴的组学技术，是系统生物学的组成部分。其对生物体内所有小分子代谢物进行定性定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，其研究对象大都是分子量1500Da以内的小分子物质。 二、代谢组学特点1、关注内源化合物内源性化合物的研究可应用于疾病的诊断和药物筛选。2、对生物体内小分子化合物进行定量定性研究小分子化合物的上调和下调指示了与疾病、毒性、基因修饰或环境因子的影响，可更准确的反映生物体的病理生理状态。3、最靠近表型的组学代谢组学是探究生物现象结果的科学，基因和蛋白表达的微小变化会在代谢物上得到放大，从而使检测更容易。 三、代谢组学优势多重严格质控，保证数据可靠性内标法消干扰，提高定量准确性自建立数据库，提升物质鉴定率组学关联分析，加深数据挖掘度 四、代谢组学分类1、分析流程2、代谢组产品参数注：高通量靶标代谢组项目需根据具体项目需求提供对应的送样要求及项目周期。 3、个性化分析结果展示注：以上个性化分析图片来源于前沿文献，仅供研究思路参考，具体分析结果以实际交付的结题报告为准。 五、多组学搭配解决微生物组学问题16S rDNA 测序和宏基因组测序可以回答“样本当中有哪些微生物，他们具有哪些功能”，而代谢组可以回答“这些功能是否真的发生了，发生的程度是什么样的”。因此，代谢组学的研究可通过与基因组学数据的联合分析，从原因和结果两方面分析生物体的内在变化，将系统生物学的研究推向更高水平。下面通过两篇文章展示代谢组+微生物组的应用实例。案例1作者：N. van Best 等期刊：Nature Communications时间：2020.07.23影响因子：12.121DOI:10.1038/s41467-020-17183-8本文通过16S+宏基因组+代谢组探究发展中的肝功能和肝脏代谢对早期肠道菌群的影响。结合代谢组学和微生物学分析与多变量分析，作者观察到了主要的年龄相关微生物和代谢变化，并鉴定胆汁酸为肠道菌群早期成熟的有效驱动力。 案例2作者：Allison M. Veach 等期刊：mSystems时间：2020.06.30影响因子：6.633DOI:10.1128/mSystems.00092-20本文通过16S+代谢组探究植物宿主从极端干旱的环境到湿润的环境如何改变地下微生物群落，发现植物与微生物之间的有益联系可以增强对非生物胁迫的耐受性。

科研道路千万条，漂亮数据第一条，样本准备整不对，说啥都是两行泪……代谢组学和肠道微生物群密切相关，微生物能够产生许多化学物质，如激素和维生素。虽然，测序平台能够对复杂微生物群落进行16S测序分析，但注释信息很少，不能够提供其真实活动的信息，也无法辨别微生物的存活状态。而粪便中的代谢物是肠道菌群和宿主共同代谢的产物，能够弥补这一弊端。粪便携带来自宿主、微生物群和食物残留物的许多生化化合物，而且还捕获了由宿主之间的相互作用产生的代谢产物，为研究宿主与其肠道菌群之间的这种代谢串扰提供了最直接的信息。与其他生物样本相比，粪便是一种绝对无创的生物样本，能够整体反映疾病条件下的代谢状况，因此，作为研究机体代谢的一个重要方面，粪便代谢的研究将为探讨疾病发病机制、增强临床诊断的客观性、研究药物药效作用及机制提供重要信息。下面小鹿针对粪便样本的不同形态，不同部位、储存方式进行了对比，孰优孰劣？赶紧往下一探究竟啦！01 样本的均质化1.不同部位的粪便样本菌群和代谢物分布不一样由于粪便样品的异质性，可能会引起分析偏差。如图1 PCA散点图所示，顶部、边缘、中部和底部4个不同的位置获得的粪便样本与匀浆后的粪便样本，代谢轮廓存在显著差异[1]，并且这种分布方式在所有个体中均不一致，因此临床上冻存收集的新鲜粪便之前，需用无菌棒将样品混匀。图1 | PCA散点图2.个体差异不同个体间的样本也会存在着差异，下图基于Shannon指数评估发现个体之间的alpha多样性差异明显，但却不会随着保存稳定剂的改变和保存时间的增加而改变。说明个体差异对微生物群落的影响大于其他条件[2]。图2 | Shannon指数评估发现个体之间的alpha多样性差异02 不同形态粪便样本的稳定性粪便样本采集时，除了直接冻存收集的新鲜粪便，还可以采用冻干的方式或者以粪水的形式存储。如下图所示，新鲜粪便在-20℃放置1h后，代谢轮廓就发生了较为明显的改变，粪水样本-20℃放置24h后代谢轮廓还是比较稳定的。但是相对于新鲜粪便，粪水在室温和冷藏条件下更不稳定。研究表明，粪水结合形式对于疏水性代谢物如长链醇、酯和甾醇类损失明显[3]，而冻干粪便冻干的过程会损失挥发性的代谢物如SCFAs[4]，因此我们要根据研究需求来选择适宜形态的样本。图3 | 新鲜粪便与粪水样本的代谢轮廓差异03 储存条件对粪便代谢物的影响收集完样本，有的时候我们不一定能立马就进行相关实验，需要先将样本储存一段时间。那选择怎样的储存条件，才能让我们的样本在保存时尽量减少代谢物的损失呢？如下图所示，对室温、4℃冷藏和-20℃下的粪便样本储存不同时间，发现4℃下储存超过24小时后代谢物发生显著变化。室温可致乙酸和戊酸含量显著升高，而琥珀酸和富马酸含量显著降低。-20℃冷藏存储短时间内较为稳定，但不宜超过1个月。-80℃可放置3个月，因此样本收集完后，我们最优选择是干冰运输后立马储存于-80℃冰箱。图4 | 对室温、4℃冷藏和-20℃下的粪便样本储存不同时间04 反复冻融对粪便样本的影响粪便样本在混合储存条件下，由-20℃保存24h再到室温保存5h，相对于由4℃保存24h再到室温保存5h代谢轮廓更不稳定，尤其是氨基酸和尿苷这类物质有显著影响，过程样品发生了冻融。经研究，冻融第3次后的样本，对代谢物轮廓的发生了极为显著的差异。因此切记不可反复冻融样本，如果无法避免，冻融次数不得超过3次。图5 | 反复冻融对粪便样本的影响05 总结参考文献1.Optimized Sample Handling Strategy for MetabolicProfiling of Human Feces.Analytical Chemistry.20162.Comparison of DNA stabilizers and storage conditions on preserving fecal microbiota profiles.20203.Global gas chromatography/time-of-ight mass spectrometry (GC/TOFMS)-based metabonomic proling of lyophilized human feces. Journal of Chromatography B, 2013. 937:103-113.4.Species variation in the fecal metabolome gives insight into differential gastrointestinal function. Journal of Proteome Research, 2008. 7:352-360.猜你还想看◆年度盘点 | 植物方向TOP10项目文章大锦集◆6篇16S rRNA基因测序+代谢组学联合项目文章助力您快速发文◆代谢组学样本收集知多少~超全攻略让你轻松get！！！◆喜报 | 上海师范大学生科院与鹿明生物开展全方位合作END文章来源于鹿明生物

表观组关联研究和心血管疾病的因果推断Liming Liang 教授在心血管疾病遗传和多组学研究会场上，来自哈佛大学流行病学和卫生统计学系的Liming Liang 教授分享了表观组关联研究（EWAS）、心血管疾病因果推断的理论方法和最新研究。首先Liang 教授介绍了多组学研究的主要框架，包括转录组、表观组、代谢组、蛋白质组与基因组和环境暴露因素之间的关系以及多组学与疾病表型之间的关系。其次具体介绍了甲基化组学研究，甲基化芯片的发展使得大规模进行甲基化研究成为可能，目前的甲基化芯片可以一次探测约85万个甲基化位点。但同时也提出了甲基化研究面临的一些挑战，包括甲基化与疾病之间的因果推断以及细胞构成不同带来的甲基化水平与疾病关联偏倚。不同的疾病细胞亚型分布可能存在不同，而不同细胞亚型间甲基化水平也存在差异，这给探索疾病与甲基化关系带来了困难。但Liang教授也提出了几种具体的解决方案，包括单细胞测序、提纯细胞亚型、使用工具变量进行孟德尔随机化等。为了说明这些问题Liang教授通过介绍他们的相关研究进行说明，如IgE和急性冠脉综合征的EWAS研究。接下来，Liang教授介绍了甲基化水平、转录水平、相关表型与心血管疾病间如何进行因果推断，提出了中介分析和孟德尔随机化研究。并详细为我们解读了孟德尔随机化的理论基础和应用，特别指出了使用孟德尔随机化研究需要满足的3个假设。通过举例2个关于血脂和心血管疾病的孟德尔随机化研究对该思想进行了具体介绍，其中一个使用的工具变量为PCSK9上的一个突变位点，一个构建降脂药靶点遗传评分作为工具变量，分析了血脂与疾病间的因果关系，后者同时也评估了降脂药的效果。因为甲基化与基因不同，出生后会随着环境和年龄的变化而发生变化，导致甲基化和疾病因果关系不明确。因此，Liang教授介绍了甲基化与心血管疾病相关的孟德尔随机化研究。列举具体数据说明了很多甲基化位点具有很高的遗传度，且有些甲基化位点至少与2个心血管性状有关，因此结合基因组与转录组进行疾病的因果推断成为了可能。最后Liang教授总结了自己的研究体会，EWAS作为一个有用的工具，为疾病机理研究提供了平台，解释更多的疾病变异，并给疾病预防和治疗提供新的思路。（刘钟应）中国人群高深度全基因组测序和表型研究-ChinaMAP研究曹亚南教授上海交通大学医学院附属瑞金医院的曹亚南教授给大家介绍了中国人群深度全基因组关联测序和表型研究——中国代谢解析计划（China-MAP），该项目样本超过500万份，包括DNA，血浆和血清，尿液，唾液，粪便等，并收集了这些研究对象超过1000项标准化临床数据和超过200项体外诊断检测指标。该项目基于高深度基因组测序和基因芯片在中国人群中发现了大量新的变异，其中很大一部分是低频变异和罕见变异，与欧美人群差异明显，与非洲人群差异最大，中国不同民族之间有共性也有差异。另外，该项目也进行了遗传病相关位点分析、多基因遗传评分风险预测、营养和药物基因组学分析等，都发现了中国人群的特异性结果。提示我们形成独立自主和高质量的中国人群特异性研究体系和数据库，在国人疾病防治中及其重要，也是实现精准医学的基础。（蔡璨）肠道菌群与高血压和自身免疫性代谢病张群业教授山东大学齐鲁医院张群业教授就肠道菌群与高血压和自身免疫性代谢病的研究作了报告，主要分为肠道菌群的研究概况、肠道菌群与高血压，以及肠道菌群与Graves病三个部分。人体肠道内约有10万亿个细菌，被称为“第二基因组”。人类肠道菌群的功能与人体各种功能调控密切相关，是一个共生的“微生物器官”，是新的人体生理学系统。近年来，肠道菌群相关研究迅速增加，发现肠道微生物群异常与肥胖、高血压、糖尿病、心血管疾病和自身免疫疾病等均有密切的联系。高盐饮食是高血压的重要危险因素，低盐饮食能明显降低血压。然而，高血压是机制复杂的多基因复杂疾病，肾脏钠盐排泄障碍以及中枢交感兴奋等机制并不能完全解释其病因。既往研究表明，肠道菌群在高盐高血压发病中主要通过短链脂肪酸和吲哚化合物在炎症和免疫机制上发挥作用。 张教授团队发表在Circulation Research杂志上的研究表明，高盐饮食能显著升高Wistar大鼠的血压，高盐诱导的高血压能通过肠道菌群移植传递。这表明肠道菌群异常是高盐高血压的致病因素，而非结果或伴随现象。高盐饮食还能显著改变Wistar大鼠的肠道菌群组成和肠道菌群的代谢特征。多种异常变化的代谢产物和肠道菌群之间显著相关，其中，皮质酮与拟杆菌间存在明显的相关性，也与高血压之间存在明显的相关。利用从健康人的粪便中分离出脆弱拟杆菌来处理高盐饮食诱导的小鼠肠段，结果发现脆弱拟杆菌产生的花生四烯酸够明显的抑制高盐饮食诱导的肠源性皮质酮的合成。张教授还分享了肠道菌群与硝苯地平的降压机制。硝苯地平是常用的钙通道阻滞剂，有明显的抗生素样作用，这一作用对肠道菌群的影响是否与降压效果相关还不清楚。利用硝苯地平处理高盐饮食诱导的高血压大鼠，发现硝苯地平显著降低高盐饮食大鼠的血压水平，改善炎症状态。硝苯地平的降压效果也可通过肠道菌群移植传递。硝苯地平能够明显改变高盐高血压大鼠肠道菌群的组成，同时也会改变其肠道代谢谱特征。肠道菌群还可以影响多种自身免疫性疾病。据张教授介绍，与健康人相比，Graves病患者肠道菌群的种属和代谢产物均有明显改变。另外，Graves病患者很多肠道菌和代谢物含量的变化与临床指标密切相关。其中，B.fragilis菌是Graves病患者与临床症状最相关、变化最显著的肠道菌之一，但其单独作用不足以引起甲状腺功能和免疫炎症状态的显著变化。后续的研究表明肠道菌群异常能显著增强其他Graves病的致病因素。（胡春雨）孟德尔随机化在心血管疾病多组学研究中的应用黄涛教授来自北京大学公共卫生学院的黄涛教授系统且详细地向大家分享了孟德尔随机化（Mendelian Randomization, MR）在心血管疾病多组学研究中的应用。黄教授指出，目前，流行病学观察学研究发现了大量强相关性，但是在随机对照研究（Randomized Controlled Trails, RCT）中并没有得到验证，主要是因为观察性研究面临的很多混杂因素及反相因果关系。因此，我们需要找到方法来解决因果关系的论证问题，在这种情况下，MR研究就显得尤为重要。首先，黄教授向我们介绍了MR的发展史和基本的理论。早在1986年就出现了第一个MR研究，但之后的20年由于寻找工具变量的困难，MR研究一直数量较少。在2000年后，随着基因组计划的完成，全基因关联研究的蓬勃发现，为工具变量的找寻提供了很大的机会。MR研究基于孟德尔第一定律和第二定律，因此也被誉为是天然的RCT研究。通过比较MR和RCT来看，尽管二者在设计上非常相似，但MR在基因传代的过程中不收到任何环境因素的影响，其可以反映长期的效应；而RCT大多仅能反应短期的效应。黄教授介绍了MR的工具变量包含最核心的三个假设，包括：1）必须有很强的相关性2）和混杂因素无关3）只能通过暴露影响结局，不能通过其他途径。MR分析主要包含四个步骤 ，分别是选择工具变量、检验三个基本假设、MR分析以及敏感性分析。接下来，黄教授分享了其近些年利用MR分析完成的一些研究成果，主要集中全生命周期体重、营养对成年疾病的影响。一项纳入81个队列的研究分析了出生体重与心血管代谢性疾病的影响，结果显示不论是在欧洲人群还是亚洲人群，低出生体重会对成年期糖尿病有非常显著的影响。同时，黄教授团队也进一步研究了儿童期的肥胖与常年慢性病的影响，结果发现儿童期体质指数（Body Mass Index, BMI）的增加会导致成年期糖尿病和冠心病风险的增加，提示生命早期的营养对整个生命周期的影响。另外，通过MR研究将中国慢性疾病前瞻性队列和丹麦队列对比，结果显示补充维生素D在中国和欧洲人群中均不会降低心血管风险。除了体外和生命早期营养以外，通过MR研究还验证了肠道健康效应和心血管代谢疾病的因果关系，研究发现肠道微生物多样性对心血管代谢疾病影响显著，低脂饮食可能通过布劳特氏菌属介导产生心血管保护作用；另外肠道微生态依赖代谢物氧化三甲胺与心血管代谢性疾病间可能存在双向因果关系。郑捷团队系统性地运用MR分析建立了蛋白组学和复杂疾病间的因果关系网络，揭示了65种蛋白质和52种人类疾病的显著因果关系，为未来靶向药物的开发提供重要线索。最后，黄教授提出了四点总结：1）MR方法能排除混杂和反向因果的影响，提供可靠的因果效应证据；2）MR方法广泛应用于心血管病等重大复杂性疾病的病因学研究，有助于揭示心血管多组学复杂网络机制；3）MR研究的因果推断证据，有助于指导临床试验和药物开发，为临床和公共卫生决策提供理论依据；4）MR方法依赖三个核心假设，但很难达到理想状态，因此，MR结果的解释也需要谨慎考虑。（赵坤）转载：请标明“中国循环杂志”很多疑难复杂病例,一个医生一生也只能见到一次【来源：中国循环杂志】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

编者按：俗话说“业精于勤而荒于嬉，行成于思而毁于随”。对于科研者来说，一个成功地研究一定是经历了反复的实验，其中肯定是付出许多艰辛和努力的。可是科研光是勤劳如果没有好的方法可是会走很多弯路的...继上期小鹿盘点了蛋白组学的热门方法【大热点】3篇文章总计IF:66分，带您get时下热点技术后。本期小鹿帮助各位科研老师总结了蛋白质组学常用技术ITRAQ蛋白质组学、TMT蛋白质组学、PRM技术、LC-MS/MS...8篇文章，平均IF:10.6带您看尽蛋白质组学研究方法。1长链非编码RNA-LINC00673中的一个胰腺癌风险变异为miR-1231构建了结合位点使得PTPN11降解受到干扰在胰腺癌的研究中，全基因组关联研究已经确定了几个与胰腺癌风险相关的基因位点，然而遗传因素影响散发性胰腺癌发展的机制仍然很大程度上未知。本篇文章由鹿明生物合作客户北京协和医院肿瘤研究所林东昕教授研究组发表在《Nature genetics》（IF：31.616）的题为“Pancreatic cancer risk variant in LINC00673 creates a miR-1231 binding site and interferes with PTPN11 degradation”的研究论文，该研究揭示了LINC00673在维持细胞稳态中的重要作用以及其变异如何赋予胰腺癌易感性。本文中用蛋白质组学技术发现了与LINC00673相互作用的蛋白PTPN11，从而阐明了LINC00673的功能机理。材料：细胞系、小鼠、人胰腺组织、血发表期刊：Nature genetics影响因子：31.616（发表时期影响因子）主要技术：GWAS、qRT–PCR、immunoprecipitation、LC-MS/MS（鹿明生物提供服务支持）2解析潮间带大型绿藻光系统I-捕光天线I复合物结构PSI 是一个极高效率的光能吸收和转化系统，几乎每一个吸收的光子都能产生一个电子，其量子转化效率超过90%。PSI 高效吸能、传能和转能的结构基础是科学研究的前沿问题。2019年3月8日，济南大学、中科院植物所与清华大学合作在Nature Plants发表了题为 Structure of a green algal photosystem I in complex with a large number of light-harvesting complex I subunits的研究长文，（其中：质谱测序由上海鹿明生物科技有限公司协助完成。）报道了一种潮间带大型绿藻（假根羽藻，Bryopsis Corticulans）PSI-LHCI 超分子复合物的3.49 分辨率的冷冻电镜结构，这是继高等植物之后，在 PSI 结构与功能研究领域取得的又一重大突破。本文进一步完善了对光合生物进化过程中 PSI 结构变化趋势的理解；从进化与光环境适应的角度揭示了捕光天线复合物的捕光设计机理；为揭示绿藻光合膜蛋白 PSI-LHCI 高效吸能与传能的机理奠定了坚实的结构基础；为人工模拟光合作用机理，为指导设计作物与提高植物的光能利用效率提供了新的理论依据和新思路。3运用IncRNA、iTRAQ研究诱导自噬抑制葡萄膜黑色素瘤的发生机理葡萄膜恶性黑色素瘤是成年人中最多见的一种恶性眼内肿瘤，在国外其发病率占眼内肿瘤的首位，在国内则仅次于视网膜母细胞瘤，居眼内肿瘤的第二位。此瘤的恶性程度高，眼后是好发部位。易经血流转移，85%转移至肝脏。本篇由欧易/鹿明生物合作客户上海交通大学医学院范先群教授课题组发表在《Autophagy》的”ZNNT1 long noncoding RNA inces autophagy to inhibit tumorigenesis of uveal melanoma by regulating key autophagy gene expression“运用lncRNA 芯片、iTRAQ 蛋白质定量技术探究lncRNA 在 UM 肿瘤发生中的作用报道。发表期刊：Autophagy影响因子：11.059运用技术：文章中iTRAQ 蛋白质定量技术由鹿明生物提供服务本研究表明，在葡萄膜黑色素瘤中，lncRNA ZNNT1 起到了抑癌基因作用。ZNNT1 可以通过上调 ATG12 表达，调控 ATG12-ATG5 结合，促进细胞自噬，进而抑制了肿瘤的发生。本研究通过运用lncRNA 芯片、iTRAQ 蛋白质定量技术为葡萄膜黑色素瘤的临床治疗提供了新的思路。4LncRNA SNHG10通过正反馈环调节其同源物SCARNA13促进肝癌发生和转移的研究肝细胞癌（HCC）是最常见的恶性肿瘤之一，全球发病率位居第六，死亡率位居第三。极易复发和转移导致了肝癌患者的高死亡率，因此针对肝细胞癌的发生和转移机制的研究迫在眉睫。本文为鹿明生物客户--四川大学肝胆外科研究室的科研者们于2019年5月发布在Cancer Res的研究文章：LncRNA SNHG10通过正反馈环调节其同源物SCARNA13促进肝癌发生和转移的研究，为肝细胞癌的发生和转移机制又进行了深入的研究。发表期刊：Cancer Res影响因子：8.378主要运用鹿明生物技术：TMT标记定量、RNA测序（(RNA-seq）、qPCR5在模拟生理环境中通过蛋白冠装饰的超顺磁性纳米粒子靶向电荷介导的癌细胞纳米技术在癌症诊断和治疗中以及生物医学功效各方面起着关键作用，本文由鹿明生物合作单位同济大学、青岛大学等多家科研院校共同合作发表在《ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 》上的Electrical-Charge-Mediated Cancer Cell Targeting via Protein Corona-Decorated Superparamagnetic Nanoparticles in a Simulated Physiological Environment ，通过在模拟生理液体中对粒子表面蛋白冠对癌细胞靶向的影响进行了研究，为临床灵敏检测血液循环肿瘤细胞开辟了新途径，其中蛋白质组学技术在鉴定蛋白冠成分时发挥了重要作用，该技术已在各个研究领域中得到广泛应用。本文研究为临床灵敏检测血液循环肿瘤细胞开辟了新途径，其中蛋白质组学技术在鉴定蛋白冠成分时发挥了重要作用，该技术已在各个研究领域中得到广泛应用。发表期刊：ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 影响因子：8.456 鹿明生物提供服务：LC-MSMS（MPI技术）6运用LC-MS/MS鉴定GRP78是鸭Tembusu病毒感染BHK-21细胞的受体研究Tembusu病毒（TMUV）是一大群具有包膜的单正链RNA病毒。该类病毒通过吸血的节肢动物（蚊、蜱、白蛉等）传播而引起感染。在我国，Tembusu病毒（TMUV）的爆发和传播给中国水禽养殖业带来了巨大损失。本篇文章由鹿明生物合作客户江苏省农业科学院兽医研究所赵冬敏博士为第一作者，发表在Frontiers in Microbiology杂志发表题为“Identification of Glucose-Regulated Protein 78 (GRP78) as a Receptor in BHK-21 Cells for Duck Tembusu Virus Infection”的研究论文，该研究报道了BHK-21细胞中TMUV结合分子的探究。发表期刊：Frontiers in Microbiology影响因子：4.259运用鹿明生物技术：LC-MS/MS7垂丝海棠应对盐碱胁迫适应性的生理、蛋白质组学和代谢组学的整合分析由于土壤盐碱化逐年增加造成可耕作面积逐年减少,使盐碱等非生物胁迫已成为严重影响我国粮食生产的重要因素。同时针对抗盐碱功能机理的研究也是选育耐盐碱新品种的关键。在2019年，欧易/鹿明生物合作客户甘肃农业大学王延秀课题组在Horticulture Research杂志发表题为“垂丝海棠应对盐碱胁迫适应性的生理、蛋白质组学和代谢组学的整合分析”的文章。该文章作者通过蛋白质组学、代谢组学以及生理学数据，对可耐受盐碱的垂丝海棠中参与植物胁迫反应的植物途径及其调控机制进行深入研究，为使用基因工程提高该植物的耐盐碱性提供了重要依据。发表期刊：Horticulture Research影响因子：3.64运用技术：蛋白质组学、代谢组学8定量蛋白质组学鉴定鸡脾脏中细胞外基质降解与基因型VII新城疫病毒的免疫病理相关新城疫（newcastle disease,ND）是由新城疫病毒引起禽的一种急性、热性、败血性和高度接触性传染病。以高热、呼吸困难、下痢、神经紊乱、黏膜和浆膜出血为特征。具有很高的发病率和病死率，是危害养禽业的一种主要传染病。OIE将其列为A类疫病。本篇由上海鹿明生物科技有限公司合作客户扬州大学农业部畜禽传染病学重点开放实验室刘秀梵院士课题组发表在《Journal of Proteomics》的文章“Quantitative proteomics identify an association between extracellular matrix degradation and immunopathology of genotype VII Newcastle disease virus in the spleen in chickens”运用TMT定量蛋白质组学技术首次提供了NDV对ECM调节的证据，并将ECM重塑作为NDV病理的新表现形式，加深了对NDV发病机制的了解。发表期刊：Journal of Proteomics影响因子：3.537运用技术：、qRT-PCR、Western blot、ELISA、TMT蛋白质组学（鹿明生物提供技术支持）目前，蛋白质组学研究以其高通量、高灵敏度、高效的蛋白质分离鉴定方法在医学、农学、微生物等方面都有着广泛地应用，并且蛋白质组学研究也为寻找各种疾病的关键蛋白和标志蛋白、对于疾病的诊断、病理的研究和药物的筛选都具有重要的意义。鹿明生物以其多年的蛋白组学研究经验也在蛋白质组学道路上不断地探索~~鹿明生物上海鹿明生物科技有限公司，一直专注于生命科学和生命技术领域，是国内早期开展以蛋白组和代谢组为基础的多层组学整合实验与分析的团队。经过近数年的发展沉淀，公司建立起了iTRAQ/TMT、DIA、PRM、修饰蛋白组等蛋白组学技术平台和全谱代谢组、靶向代谢组、拟靶向代谢组、脂质组等代谢组学技术平台以及相应的数据整合分析平台，并建立了科学完整的服务流程和精细规范的操作标准。公司拥有：SCIEX-QTRAP-6500,SCIEX-QTRAP-6500 plus，SCIEX-QTRAP-4000,Waters Xevo G2-XS,Thermo-TSQ-Altis,Thermo-Obritrap-QE,Thermo-Obritrap-QE-HF,Aglient-GCMS-7890B/5977A,AglientGCMS7890B/5977A（带顶空进样装置）及云计算分析平台等大型检测设备以及完整的样品前处理系统和数据分析系统（拥有各类分析软件及数据库）。公司荣获国家高新技术企业，通过ISO9001认证，获得代谢组学专利及软件著作等近20余项知识产权专利；同时也取得上海市公共技术服务平台资质认证，获得上海市创新创业计划大赛支持。迄今为止，鹿明完成服务项目上万个，涉及医学、农业、生态学及工业应用等多个研究领域，发表SCI论文数百篇。2017年6月，公司与上海欧易生物医学科技有限公司实现战略整合，实现中心法则上中下游多层组学的串联，整合后的鹿明力求打造优质技术平台，争做优质蛋白代谢服务企业，助力生命科学领域的科学家快出成果，出好成果，从而推动科技创新。鹿明生物，多层组学定制服务专家，为您的科研助力！END

近日，华大在国际顶级学术期刊《细胞》上发表了迄今为止最大规模的中国人基因组学大数据研究成果。这是由中国科学家主导，历时两年，对14余万中国人无创产前基因检测数据进行深入研究的成果。填补大规模中国人基因组学研究空白基因是生命的密码，国家级人群基因组学研究以及对遗传资源的保护与应用是精准医学的基础。大型研究项目的完成需要较长周期，项目设计、样本采集及基因测序需要花费大量的时间与资金，合理利用已有的数据将大大加速这一进程。鉴于此，在严格遵从《人类遗传资源管理暂行办法》和生命伦理原则的规范，以及充分重视知情同意和隐私保护的前提下，华大研究团队选取了14余万无创产前基因检测数据展开了群体水平的研究，开发了一系列适用于此类数据的分析方法，揭示了包括31个省、36个少数民族在内的中国人群精细遗传结构，实现了多种表型的全基因组关联分析，揭示了中国人群中病毒序列分布特征，构建了包含约900万个多态性位点的中国人群基因频率数据库(CMDB)，其中包括约20万个新发现的多态性位点。该文章通讯作者、华大生命科学研究院院长徐讯表示，这一成果填补了大规模中国人基因组学研究领域的众多空白，揭示了一系列中国人群特有的遗传特征，有助于推动我国精准医学事业的发展，加速基因科技在出生缺陷、癌症、感染等领域的应用。中国有能力管理自己的遗传资源据相关负责人介绍，这是高水平国际学术期刊第一次认同在其上发表基因组学文章所使用的数据仅须保存于深圳国家基因库，而无须向海外数据库进行备份，这意味着国际学术期刊对我国遗传资源保护法规政策的充分尊重与认同，也代表着中国已经完全有能力与实力管理与保护我国重要的遗传资源，这对于我国的基因数据自主权具有重要的战略意义。此次研究揭示了中国汉族与少数民族群体的遗传特点，并发现当今中国人群的遗传特征分布同时受到丝绸之路等历史因素与近代人口大规模迁徙的影响。据悉，目前全球已检测的无创产前基因检测（简称NIPT）已超过1200万例，仅华大基因一家机构已完成逾350万例。发表于《细胞》的这次成果,是华大研究团队在大规模人群队列研究的一次尝试。研究小组开发了适用于此类数据的分析方法和算法，并希望由此建立一套基于超低深度测序数据进行组学大数据研究的方法和策略，进一步发挥NIPT数据的价值，最终在《细胞》发表了题为《无创产前基因组学研究揭示多种复杂性状的遗传关联、病毒感染模式以及中国人群体历史》的研究成果。文章共同通讯作者金鑫博士指出，该成果首次证明了NIPT数据在基因组学和群体遗传学研究中有着巨大的价值和潜力，此次研究建立的分析策略、算法和数据库，对于今后类似研究的开展有着重要的示范和借鉴意义。10月10日，关于此次科研成果的新闻发布会将在深圳国家基因库召开，正式对外发布这一项科研成果。■链接甘肃省和青海省的汉族人有更多欧洲血统华大的研究小组主要从中国人群体遗传学、复杂性状的全基因组关联分析、中国人病毒感染图谱三个方面揭示中国人群体中的生物大发现。其中，通过本次研究，科研人员发现，甘肃省和青海省的汉族人群体中所含有的欧洲人成分明显高于其他省份。这个地区在古代恰巧是丝绸之路的必经之地——河西走廊，是中西方人群汇聚的地方，很可能由此导致该地区汉族人有较高的欧洲血统。南方日报记者 苏梓威