肠道菌群与宿主关系解析及肠道菌群调控_合成研究进展-魏勇军.pdfVIP

中国科学: 生命科学 2022 年 第 52 卷 第2 期: 249 ~ 265 SCIENTIA SINICA Vitae 评 述 肠道菌群与宿主关系解析及肠道菌群调控/合成 研究进展 1,2* 1,2 3 1,4 魏勇军 , 李晓琪 , 戢博阳, 屈凌波 1. 郑州大学合成生物学实验室, 郑州450001; 2. 郑州大学药学院, 药物研究院, 药物关键制备技术教育部重点实验室, 郑州450001; 3. Department of Biology and Biological Engineering, Chalmers University of Technology, Gothenburg SE-41296, Sweden; 4. 郑州大学化学学院, 郑州450001 * 联系人: E-mail: yongjunwei@ 收稿日期: 2021-04-07; 接受日期: 2021-06-17; 网络版发表日期: 2021-10-27 国家自然科学基金(批准号: 32111530179)资助 摘要 肠道菌群和宿主健康之间有着密切的关系, 其与宿主之间存在着复杂的相互作用, 如菌群及其代谢产物与 免疫系统的互作、脑-肠轴、肺-肠轴等. 肠道菌群紊乱与多种疾病的发生和发展存在相关性, 且部分微生物菌株 与一些疾病的发生存在着因果关系. 肠道菌群还会影响药物代谢, 个体差异的肠道菌群使得不同个体对于同种药 物的代谢具有很大差别; 解析个体肠道菌群的状态及其与宿主之间的关系是实施个性化精准诊疗的重要环节. 肠 道菌群具有可塑性, 通过饮食调控、益生菌/益生元/合生元补充、粪菌移植等干预手段可以使肠道菌群处于健康 状态, 应用肠道菌群编辑和合成肠道微生物组等新技术调控、合成肠道菌群的研究已有报道. 目前, 利用合成生 物学等方法调控肠道菌群已成为改善和治疗疾病的有效方法之一. 本文综述了肠道菌群与人体等宿主的相互作 用、肠道菌群与部分疾病的相关性和因果性, 以及通过肠道菌群调控改善人体健康状态的策略, 展望了微生物组 学和合成生物学在肠道菌群调控与合成方面的应用. 关键词 肠道菌群, 宿主-菌群互作, 短链脂肪酸, 菌群调控, 微生物组学, 合成生物学 肠道是微生物和人体等宿主之间相互作用的主要 疾病的发生和发展. 肠道菌群的失调表现为潜在致病 场所. 人体肠道细菌数量庞大, 与人体细胞数量相当, 菌的增长和有益菌数量的减少, 这种失衡状态和代谢 细菌基因总数可达人类基因数量的100倍[1]. 肠道菌群 性疾病、免疫疾病、精神类疾病等许多疾病都存在关 以各种形式参与人体等宿主的生理活动, 与宿主的健 联. 尽管肠道菌群具有稳定性, 但它也具备可塑性, 其 康状态密切相关. 健康宿主与微生物之间存在着相互 组成会随着宿主的年龄、饮食、生活方式和环境暴露 作用, 保持着一种互惠互利的平衡状态. 当肠道菌群 而变化[2]. 对肠道菌群及其与宿主相互作用的解析有 发生紊乱时, 这种平衡的状态便会被打破, 导致各种 利于疾病的诊断、治疗和预防, 特别是有助于个体化 引用格式: 魏勇军, 李晓琪, 戢博阳, 等. 肠道菌群与宿主关系解析及肠道菌群调控/合成研究进展. 中国科学: 生命科学, 2022, 52: 249–265 WeiYJ, LiX Q, JiBY,etal. Recentadvancesontherecovery,modulation andsyntheticbiology ofgutmicrobiota andhosts (inChinese). SciSinVitae, 2022, 52: 249–265, doi: 10.1360/SSV-2021-0088 © 2021 《中国科学》杂志社 魏勇军等: 肠道菌群与宿主关系解析及肠道菌群调控/合成研究进展 精准医疗的实施.