中国科学院微生物研究所刘双江研究员团队和中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心/神经科学研究所孙强研究员团队合作完成的文章“The monkey microbial biobank brings previously uncultivated bioresources for nonhuman primate and human gut microbiomes”于2022年5月24日在mLife 正式上线。该研究团队基于前期建立的肠道微生物培养技术、构建模式动物小鼠和健康人肠道微生物资源库的经验，构建了首个食蟹猴肠道微生物资源库（MfGMB）。采用高通量测序等手段评估MfGMB，结果表明其对于食蟹猴肠道微生物具有很好的代表性。
背景介绍
非人灵长类动物与人类有较近的亲缘关系，在解剖学和生理学等方面与人类有高度相似性，因此，非人灵长类如食蟹猴是研究人类疾病的理想模型，可为研究人与其肠道微生物的相互作用提供有用的指导和参考。目前，培养和收集非人灵长类肠道微生物资源的工作很少，导致可培养的微生物资源和参考基因组匮乏，肠道微生物高通量数据的分析和依赖于可培养菌株的疾病因果关系研究都受到极大的限制。因此，建立非人灵长类肠道微生物资源库具有实际意义。
核心成果
该研究通过培养组学技术构建非人灵长类食蟹猴的肠道微生物资源库（MfGMB）。MfGMB 由保藏在中国普通微生物菌种保藏中心（CGMCC）的250个菌株组成，分别属于4个门、25个科、63个属、97个物种。多相分类学鉴定结果表明，其中有32个分类单元是从未被分离、培养和命名的新单元，包括1个新科、13个新属、18个新种。物种和菌株的详细信息，包括97个物种的基因组，可通过网页（https://nmdc.cn/mfgmb/和http://www.cgmcc.net/english/mfgmb/）查看。该团队将 MfGMB的物种与来自人类、小鼠和猪的可培养肠道微生物物种进行了比较，发现 MfGMB 具有53个独特的物种，因此扩展了哺乳动物肠道微生物资源库。在此基础上，该团队进一步依据MfGMB基因组数据、食蟹猴的肠道微生物扩增子测序数据和宏基因组测序数据评估MfGMB的代表性，结果表明，MfGMB在属水平上代表了近 50% 的食蟹猴核心肠道微生物组成，并覆盖了超过 80% 的基于 KO 注释的已知肠道微生物组功能，说明MfGMB的可培养菌株资源可以很好地覆盖食蟹猴肠道微生物。进一步研究表明，MfGMB 中的细菌种类不仅在非人灵长类肠道微生物组中普遍存在，而且在人类肠道微生物组中也普遍存在。这项研究的意义表现在3个方面：1）促进宿主-微生物相互作用机制的研究；2）为开发肠道微生物生态菌剂提供菌株资源；3）促进人们对非人灵长类肠道微生物多样性的认识。
图1 食蟹猴肠道微生物资源库 (MfGMB) 和来自食蟹猴的粪便样本 (n = 161) 的分类多样性。
图2 食蟹猴肠道微生物资源库 (MfGMB) 物种以及基因的代表性、流行性、分布和覆盖率。
总结展望
该团队构建了猴子肠道微生物组资源库MfGMB，公开了97个物种的250株菌株的信息及其基因组数据。MfGMB 覆盖了 0-5 岁猴子肠道微生物组样本（n = 161）的近 50% 核心属，并且有53种独特的物种，如广泛存在于人类肠道中以前未知的新科Zhongyuiaceae fam. nov. 的第一个分离株Zhongyuia ovalis，以及与宿主代谢相关的菌属Dysosmobacter的2个新种。MfGMB 中的菌株资源将支持微生物-宿主相互作用的因果研究，并在益生菌产品的研制中发挥作用。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mlf2.12017
Li D, Liu C, Abuduaini R, Du M,Wang Y, Zhu H, et al. The monkey microbial biobank brings previously uncultivated bioresources for non‐human primateand human gut microbiomes. mLife. 2022. https://doi.org/10.1002/mlf2.12017
作者信息
第一作者
李丹花
作者单位：中国科学院微生物研究所
作者简介：博士，中国科学院微生物研究所博士后。主要研究方向为通过宏基因组学和扩增子技术研究非人灵长类肠道微生物，深度发掘非人灵长类肠道菌群的组成及特征。同时通过培养组学技术研究人类和非人灵长类肠道微生物，并对有价值的菌种进行功能解析和多项分类学鉴定。参与多项国家级课题，主持多项省市级课题。在国内外期刊发表文章10余篇。
第一作者
刘畅 副研究员
作者单位：中国科学院微生物研究所
作者简介：中国科学院微生物研究所/山东大学副研究员，主要从事肠道培养组学、及新型肠道功能菌株发掘与机制研究。先后构建了迄今最大规模的小鼠肠道微生物菌株资源库mGMB和中华健康人肠道微生物菌株资源库hGMB；并通过生信挖掘和动物实验对多株缓解代谢类疾病的潜在功能菌进行表征和机制解析。承担多项国家重点研发计划项目子课题、中国科学院重点部署项目课题和国家自然科学基金面上项目的研究工作，以一作或通讯（含共同）作者在Nat Commun、 Microbiome等杂志发表相关文章5篇，参与发表文章20余篇。
通讯作者
刘双江 研究员/教授
作者单位：中国科学院微生物研究所、山东大学
作者简介：博士，中国科学院微生物研究所研究员、山东大学特聘教授。长期从事环境微生物学研究工作，主要研究方向包括污染物的微生物代谢、微生物趋化、微生物分离培养和鉴定、活性污泥微生物组和肠道微生物组。主持多项国家自然科学基金重点、面上、及重大国际 (地区) 合作与交流项目，主持科技部重点研发项目、“863” 、“973”项目/课题，以及中国科学院重点部署项目、对外合作重点项目等。发表学术论文200余篇，现任《iMeta》杂志主编、《微生物学报》副主编。
通讯作者
孙强 研究员
作者单位：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心/神经科学研究所
作者简介：博士，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心/神经科学研究所非人灵长类研究平台主任，博士生导师。国家杰出青年基金获得者，荣获2018年谈家桢生命科学创新奖，2019年国务院政府特殊津贴，2020年药明康德生命化学研究奖学者奖。中国实验动物学会灵长类实验动物专业委员会常务理事，上海市实验动物学会理事，上海市实验动物学会生物安全专业委员会委员。