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你都了解吗?全球微生物组计划大起底!


来源:    作者:    时间:2019/1/21 13:48:07

通过分析来自人类微生物组样本的9,000多个宏基因组,一个国际研究团队发现了超过150,000个微生物基因组,其中许多代表了前所未有的物种。微生物组研究领域再度兴起一阵热潮。

借着这股研究浪潮,笔者盘点一下人类微生物组计划。人类微生物组学计划是继"人类基因组计划"之后开始的又一重大国际基因组测序计划,其目标是把人体内共生微生物群的基因组序列信息测定出来,而且要研究与人体发育和健康有关的基因功能。

HMP人体微生物组计划

人体微生物组计划(Human Microbiome Project, HMP)是2003年完成的人类基因组计划的延伸,也是第一个真正意义上的微生物组计划。在2007年底宣布发起时,HMP的目标之一是为至少900种在人体中驻扎的细菌成功绘制出参照基因组序列。HMP一期的工作中一共产出了14.23Tb数据,得到了3000株微生物的基因组信息。

iHMP人体微生物组计划第二期

人体微生物组计划第二期(iHMP)的研究对象锁定三类特殊疾病人群,怀孕和早产群体、炎症性肠病患者和II型糖尿病患者。目标是利用包括宏基因组、宏转录组、宿主基因组等、微生物培养等多组学、多维度技术,对三个特殊队列人群的微生物组和宿主进行分析,建立包含微生物组和宿主基因组与功能特性的纵向数据集,并应用这些数据集来评估和构建模型,试图解析宿主-微生物的相互作用。

NMI美国国家微生物组计划

2016年5月13日,美国白宫科学和技术政策办公室(OSTP)与联邦机构、私营基金管理机构一同宣布启动“国家微生物组计划”(National Microbiome Initiative,简称NMI),这是奥巴马政府继脑计划、精准医学、抗癌“登月”之后推出的又一个重大国家科研计划。计划关注的方向主要包括如下几个方面:支持跨学科研究,解决不同生态系统微生物的基本问题;开发平台技术,对不同生态系统中微生物组的认识以及知识的积累,并提高微生物数据的访问;通过公民科学、公众参与,扩大微生物的影响力。

欧盟MetaHIT计划(人体肠道宏基因组计划)

MetaHIT计划是由欧盟第七框架计划(FP7)资助的子项目之一。该项目的合作伙伴包括了来自8个国家学术界和工业界的13个成员。深圳华大基因研究院承担了MetaHIT计划中的200多个欧洲人肠道微生物样品的测序及后续生物信息分析工作。MetaHIT计划的目的是研究人类肠道中的所有微生物群落,进而了解人类肠道中细菌的物种分布,最终为后续研究肠道微生物与人的肥胖、肠炎等疾病的关系提供非常重要的理论依据。

MetaGenoPolis (MGP)计划

MetaGenoPolis (MGP)是一个由French initiative Future investments投资的示范性项目。该项目目的在于,通过定量和功能宏基因组学技术建立人类肠道微生物对健康和疾病的影响。人体微生物组的特点能够使人类群种、基因分型、疾病、年龄、营养、医疗个环境得以研究。因此,打开修饰肠道菌的途径,从而为人类健康服务。

为了实现以上目标,MGP开启了一个卓越的人类肠道宏观基因组中心,该中心集中肠道菌医疗、科研和生产于一体。

AGP美国肠道计划

美国肠道计划(American Gut Project, AGP)是一项专门针对于人体肠道菌群的计划,发起人是资深微生物组专家、微生物生信分析神器QIIME作者也是HMP发起人之一Dr.Rob Knight。

MMP 密歇根微生物组计划

除了NMI,走在科研前沿的大学和研究机构也闻风而动。由密歇根大学医学院发起的密歇根微生物组计划(The Michigan Microbiome Project, MMP)就是一个很好的例子。继在HMP中承担部分菌群生信分析工作后,科研工作者们发现了肠道菌群与代谢类疾病,包括内分泌异常和肥胖等,有非常紧密的联系。

MIP微生物组免疫计划

今年8月,MIT、哈佛大学和马萨诸塞州总医院的 Dr. Ramnik Xavier,加州大学圣地亚哥分校的Dr. Rob Knight和Simons Foundation’s FlatironInstitute的Dr. Rich Bonneau宣布共同发起微生物组免疫计划(Microbiome Immunity Project, MIP)。

美国Hospital Microbiome计划

医院微生物组计划将对两家医院的外表面、空气、水和人体相关微生物群落进行分类,以便对病人和医院工作人员进出医院对其微生物菌落改变进行研究。其具体目的在确定人群特征的影响,包括人际接触空间、建筑物材料空间的群落交替,以及潜在的病原菌定植率。这一项目在美国芝加哥的一家私人医院和德国的美国陆军医疗中心进行。

Home Microbiome计划

Home Microbiome计划是由Argonne National 实验室的PI Jack Gilbert,博士后Daniel Smith和技术人员Jarrad Hampton-Marcell领导,以及由Alfred P. Sloan Foundation资助。这项研究与MicroBE.net合作,Earth Microbiome Project提供微生物样本,以便尽可能多地了解环境因素对微生物群落的影响。

My New Gut Project

欧洲食品信息委员会在2013年发起的MyNewGut计划同样由欧盟FP7资助。顾名思义,MyNewGut主要关注营养代谢和能量平衡和人体肠道菌群的关联。MyNewGut的研究对象包括健康人、肥胖、孕妇、儿童和其他代谢疾病患者,主要工作是结合肠道微生物多样性测序和代谢组学分析,了解人类肠道微生物分布如何影响肥胖、行为和生活方式相关的疾病。

CardioBiome

CardioBiome与前述人体微生物组计划不同的是,CardioBiome项目的核心在于开发一个生物信息学云平台,用于分析和存储人体微生物组数据,并进一步同步到个人电子病历中。这个项目的主要研究的是急性心肌梗塞患者的血液微生物组。来自欧盟的医学和科研工作者们将搜集4000余例急性心肌梗塞病人的口腔,肠道,血液,皮肤,支气管或疾病特异的区域如肿瘤等样本。

ELDERMET计划

ELDERMET计划的全名是Irishgovernment ‘Metagenomics of the Elderly’ (ELDERMET) programme,是又爱尔兰政府发起的,主要针对老年人的肠道菌群计划。具体说来,就是使用免疫学、遗传学、表观遗传、生物化学和多组学技术,研究整体饮食是如何在老年功能性衰退中发挥作用的,这有非常实用的意义,那就是,让老年人能真正知道自己该怎么吃,让食品和营养业更好的了解应如何针对性的发搭配老年人专用的健康饮食产品。

MicroObes

ANR MicroObes consortium是由法国国家科研署在2008年资助发起的,并联合法国国家农业科学院等单位共同完成。这项计划的全名是MicroObes,Human Intestinal Microbiome in Obesity and Nutritional Transition,顾名思义,其主要关注方向仍然是在人体微生物组与能量代谢与营养的方向。MicroObes计划主要科学目标是描述肠道菌群与宿主的营养和代谢状况之间的关系,并找到基于宏基因组的标志物。

Gut microbiota for health

2012年启动的Gutmicrobiota for health是由欧洲神经胃肠病学与动力学会(ESNM)发起,这个平台的定位主要是,分享肠道菌群知识,提高公众对肠道菌群的认识和兴趣。平台定位是一个国际化的大众肠道菌群信息共享和讨论平台,也因为它不同于其他高科学性的定位,这项计划尤为注重社交媒体的传播力量。

Flemish Gut FloraProject 计划

Flemish Gut Flora Project是一项比利时根特大学Jeroen Raes及其团队发起的比利时人肠道菌群研究计划,经费支持主要来自EuropeanGenome-phenome Archive (EGA),项目的研究目标是,通过超过1000例的粪便样本搜集和分析,建立肠道菌群、生活方式与健康管理的联系。

中科院人类微生物组计划

2017年12月,中科院微生物组计划由中科院牵头,执行期为两年,总投入三千万元人民币。

项目分为五个子课题,分别是:基于微生物组学策略干预代谢性疾病及并发症的机制,家养动物肠道微生物组功能解析与调控,活性污泥微生物组功能网络解析与调节机制,微生物组功能解析技术与计算方法学,中国微生物组数据库与资源库建设。

随着测序的全球化发展和成本的不断降低,微生物组计划已然呈现百花齐放的态势,在如此众多的计划下,也许我们可以开启一个更广阔的未知世界。

(转化医学网)