微生物組是指一個特定環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)中全部微生物及其遺傳信息。這些微生物主要括細菌、古菌、原生動物、真菌和病毒等。微生物廣泛分布于我們生活的環(huán)境中，通過復雜的相互作用表現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)功能。目前微生物研究非?；馃?，主要涉及到海洋、河流、土壤等環(huán)境和個體的口腔、腸道、皮膚、生殖道等部位的微生物研究。近年來，人體共生微生物和宿主健康、疾病聯(lián)系密切相關(guān)，特別是微生物與心腦血管疾病、免疫類疾病、代謝類疾病、抑郁癥、自閉癥、阿爾茲海默癥、腫瘤的關(guān)聯(lián)研究日益火熱。
今天給大家分享一篇加州理工學院Gil Sharon等人在《Cell》雜志上發(fā)表的題為《Human Gut Microbiota from Autism Spectrum Disorder Promote Behavioral Symptoms in Mice》的研究性文章，IF:31.398。該研究通過從患有自閉癥兒童和正常兒童的糞便中分離培養(yǎng)功能性細菌，移植到小鼠腸道中構(gòu)建出具有穩(wěn)定擬人腸道微環(huán)境的動物模型，揭示腸道細菌會直接促進小鼠的自閉癥行為發(fā)生，為治療自閉癥等典型神經(jīng)疾病指明了潛在新方向。
研究背景：
自閉癥(ASD)表現(xiàn)為復雜的人類行為改變，包括社會溝通和刻板印象。除了遺傳的不同外，腸道微生物在正常發(fā)育(TD)和ASD個體之間也存在差異，但是微生物群是否與癥狀相關(guān)目前還不清楚。
研究材料：
無菌(GF)雄性和雌性小鼠；自閉癥癥狀小鼠；BTBR T+ tf/J (BTBR)小鼠模型；正常發(fā)育(TD)兒童、自閉癥患者(ASD)兒童糞便。
研究技術(shù)：
16s rDNA分析、非靶代謝組學、轉(zhuǎn)錄組學研究
Highlights：
1）攜帶人類ASD而非TD的小鼠，其微生物群表現(xiàn)出類似ASD的行為；
2）ASD和TD微生物群在小鼠中產(chǎn)生了不同的代謝組譜；
3）攜帶ASD微生物群的小鼠大腦中風險基因存在廣泛選擇性剪接，而接受5AV或牛磺酸治療的BTBR小鼠的重復和社交行為得到改善。
研究結(jié)果：
1、來自ASD個體的腸道微生物群足以使小鼠行為改變
本研究首先要測試人類微生物群是否在功能上促進了小鼠的ASD行為。選擇人類TD和ASD供者的糞便樣本并移植到GF野生型小鼠腸道中，對其及其后代進行行為學分析。結(jié)果顯示移植ASD患者糞便的小鼠重復行為增加，運動減少，交流減少，表現(xiàn)出明顯的自閉癥癥狀。
移植ASD微生物的小鼠可再現(xiàn)人類自閉行為
2、TD和ASD移植小鼠不同微生物種群導致了行為的不同
對ASD患者、ASD小鼠及其后代的腸道菌群進行系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)ASD患者及ASD小鼠的腸道菌群與對照組均有明顯差異，且這種差異是可以垂直傳遞給子代小鼠。進一步研究發(fā)現(xiàn)特定類型的腸道菌群(Bacteroides、Parabacteroides、Eisenbergiela tayi)是引起ASD的關(guān)鍵。
毛縷菌科、擬桿菌科和擬副桿菌科在TD和ASD后代微生物組中含量不同
3、ASD微生物群可促進大腦中ASD相關(guān)基因的廣泛選擇性剪接
社會行為是由包括前額葉皮層(PFC)和紋狀體(STR)在內(nèi)的多個大腦區(qū)域介導的，突觸功能障礙和異常的發(fā)育軌跡可能會導致重復行為的增加。通過大規(guī)模分析，研究者比較了TD和ASD個體大腦中表達的各種基因和非編碼RNA的差異表達，結(jié)果顯示差異表達的基因較少。深入研究ASD大腦是否表現(xiàn)出選擇性剪接(AS)的差異模式（這是人類ASD大腦中發(fā)現(xiàn)的一種特征），檢測ASD相關(guān)風險基因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有569個基因的可變剪接發(fā)生明顯改變（神經(jīng)元中高表達），其中有52種基因是自閉癥相關(guān)基因。
微生物組影響小鼠大腦中ASD基因的表達和選擇性剪接
4、TD、ASD移植小鼠的微生物產(chǎn)生了代謝產(chǎn)物
大腦中的基因表達、剪接和神經(jīng)元功能可以通過小分子代謝物進行調(diào)節(jié)。代謝組改變與自閉癥譜系障礙有關(guān)。因此對oTD和oASD小鼠的結(jié)腸內(nèi)容物和相應的血清進行了非靶向代謝組學分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)oASD小鼠的結(jié)腸內(nèi)容物中有27種與oTD小鼠有顯著差異，抑制γ -氨基丁酸(GABA)和甘氨酸受體的幾種激動劑和拮抗劑存在差異，具體來說，5-氨基戊酸(5AV)和?；撬嵩趏ASD小鼠中顯著降低。后期對代謝過程進行功能預測分析發(fā)現(xiàn)：對照組小鼠腸道中L-脯氨酸和或反式-4-羥基-L-脯氨酸最終產(chǎn)生了5AV；而ASD小鼠腸道中最后生成了谷氨酸。
oTD和oASD微生物組對小鼠結(jié)腸和血清代謝組的影響
宏基因組分析證實oASD小鼠氨基酸代謝缺乏
5、調(diào)控ASD小鼠代謝物可改善ASD樣行為
腸道內(nèi)的微生物代謝物會影響神經(jīng)系統(tǒng)的預后，為了測試5AV和?；撬崾欠駥π∈笮袨橛杏绊懀髡咄ㄟ^Spearman相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)多種代謝物含量與小鼠模型的行為學異常存在相關(guān)性包括牛磺酸和5AV，可能保護小鼠不發(fā)生ASD樣行為。后期通過采用BTBR T+ tf/J (BTBR)小鼠模型，當BTBR小鼠自受孕開始口服牛磺酸或5AV至成年，其重復性行為均明顯減少，而社交行為明顯增加。最后通過電生理和鈣成像實驗發(fā)現(xiàn)，5AV能降低BTBR小鼠前額皮質(zhì)中的神經(jīng)元興奮性。
微生物代謝物影響B(tài)TBR小鼠模型的行為和腦生理
微生物研究思路
Absin微生物研究產(chǎn)品解決方案：
分類 | 貨號 | 產(chǎn)品名稱 | 描述 |
| abs9268 | RNA樣品保存液 | 適用于動物的組織和細胞樣本 |
核酸純化 | abs60028 | 植物RNA快速提取試劑盒(含DNase Ⅰ) | 50-100mg植物組織樣本高效RNA純化 |
abs60010 | 廣譜植物基因組DNA快速提取試劑盒 | 100mg新鮮或20mg干燥的植物樣品DNA提取 | |
abs60016 | 細菌基因組DNA快速提取試劑盒 | 細菌培養(yǎng)液1-5mL的DNA提取 | |
abs60022 | 唾液基因組DNA快速提取試劑盒 | 唾液DNA提取，內(nèi)含carrier RNA助力微量核酸洗脫 | |
abs60173 | 土壤基因組DNA提取試劑盒 | 500mg土壤樣本DNA提取，適合多種土壤樣本 | |
abs60352 | 水體基因組DNA提取試劑盒 | 水體樣本DNA純化，最多克達到4L | |
abs60288 | 拭子RNA提取試劑盒 | 口腔拭子、泌尿生殖道拭子、痰液等樣本RNA提取 | |
abs60287 | 拭子DNA提取試劑盒 | 口腔拭子、泌尿生殖道拭子、痰液等樣本DNA提取 | |
abs60292 | 尿液RNA提取試劑盒 | 1-5mL尿液樣本RNA純化，無需酚氯仿提取 | |
abs60291 | 尿液DNA提取試劑盒 | 1-5mL尿液樣本DNA純化，無需酚氯仿提取 | |
abs60011 | 快捷型植物基因組DNA提取試劑盒 | 從植物干粉或新鮮植物樣品進行DNA提取 | |
abs60017 | 酵母基因組DNA快速提取試劑盒 | 酵母培養(yǎng)物DNA提取 | |
abs60290 | 糞便RNA提取試劑盒 | 200mg糞便RNA純化，去除抑制劑，獲得高純度RNA | |
abs60289 | 糞便DNA提取試劑盒 | 200mg糞便DNA純化，去除抑制劑，獲得高純度DNA | |
abs60030 | 病毒基因組DNA/RNA快速提取試劑盒 | 200uL體液樣本病毒核酸提取， | |
PCR(RT-PCR） | abs60246 | 逆轉(zhuǎn)錄一管化三代預混液 | 一步法逆轉(zhuǎn)錄試劑盒 |
abs601510 | First-strand cDNA Synthesis Mix With gDNA Remover | 經(jīng)典逆轉(zhuǎn)錄試劑盒，去除殘留gDNA | |
abs60074 | One-Step RT-PCR Kit | 一步法RT-PCR試劑盒 | |
abs60036 | 2×Taq PCR Mix | Taq酶，內(nèi)含紅色染料 | |
abs60034 | 2×Xerox PCR Master Mix | 高保真酶，保真度是普通Taq酶的60倍 | |
abs60037 | 2×Taq PCR Master Mix(for PAGE) | Taq酶 for PAGE，適合微量樣本 | |
qPCR | abs601511 | 2 × 預混實時熒光定量快速PCR反應體系 | 染料法qPCR預混液 |
abs601512 | 2 × 預混實時熒光定量快速PCR反應體系(高濃度ROX) | ||
abs601513 | 2 × 預混實時熒光定量快速PCR反應體系(低濃度ROX) | ||
abs60305 | 探針法熒光定量PCR試劑盒 | 探針法qPCR預混液 | |
abs60306 | UDG探針法熒光定量PCR試劑盒(防污染系統(tǒng)) | UDG防污染系統(tǒng)，可高效消減氣溶膠對PCR檢測的污染 | |
abs60307 | 探針法超級多重熒光定量PCR試劑盒 | 探針法多重PCR預混液 | |
abs60308 | UDG多重探針法熒光定量PCR試劑盒(防污染系統(tǒng)) | 探針法多重PCR預混液，UDG防污染系統(tǒng) |
參考文獻
[1] Sharon G, Cruz NJ, Kang DW, et al. Human Gut Microbiota from Autism Spectrum Disorder Promote Behavioral Symptoms in Mice.Cell. 2019;177(6):1600-1618.e17. doi:10.1016/j.cell.2019.05.004
Absin產(chǎn)品線：
爆款產(chǎn)品：試劑盒(mIHC、IHC、凋亡、ELISA、ChIP、Co-IP、TR-FRET、生化檢測、殘留檢測、多因子檢測)；細胞培養(yǎng)(類器官試劑盒+基質(zhì)膠，胎牛血清+培養(yǎng)添加劑+細胞因子)、分化試劑盒；分子(mRNA合成服務+提取試劑盒)；化合物大包裝；輔助試劑、耗材/儀器、定制服務(抗體/多肽/蛋白/標記/檢測)...
特色產(chǎn)品：雞胚提取物CEE、B27、N2、霍亂毒素B亞單位CTB、牛腦垂體提取物BPE、百日咳毒素PTX、重組人胰島素Insulin、人源低密度脂蛋白LDL...
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