2024年11月15日, 北京大学药学院天然药物及仿生药物全国重点实验室的杨兴林研究员作为第一作者, 与美国Scripps研究所的Howard C. Hang教授, 在Science期刊上发表了题为“Chemical Genetic Approaches to Dissect Microbiota Mechanisms in Health and Disease”的综述文章。该综述系统总结了利用“正向化学微生物学”和“逆向化学微生物学”手段, 结合化学、化学生物学和遗传学方法, 深入解析微生物在维持人体健康和疾病发生发展中的分子机制。
数个世纪以来, 科学家逐步认识到微生物不仅在人体和动物体内定植, 还在宿主生理过程中发挥重要作用。显微镜的应用、培养条件的改进和核酸测序技术的发展, 揭示了宿主相关的多样微生物种群, 包括细菌、古菌、真菌、病毒和原生生物等。这些微生物构成的“微生物组”结构复杂, 种类丰富, 因宿主的组织部位、基因型、行为、年龄以及环境因素(如饮食、感染和治疗)而异。通过人体和动物模型的微生物组移植研究表明, 微生物组的组成显著影响宿主的生理、疾病状态及治疗反应, 但其调控机制仍有待深入探索。
为应对微生物组研究中的挑战与机遇, 生物学家与化学家运用已有研究方法, 或开发新工具来分析特定微生物种类、生物合成途径和代谢分子在健康、疾病及治疗中的调控机制。该综述将这些方法分为“正向化学微生物学”和“逆向化学微生物学”: 正向化学微生物学从活性微生物种类入手, 利用遗传学和/或生化方法识别并解析活性通路或代谢分子的作用机制; 逆向化学微生物学则从候选微生物合成通路或分子入手, 通过遗传学和/或生化方法解析活性微生物种类的作用机制。
该综述提供了正向和逆向化学微生物学的实例, 展示了这些方法如何揭示新型抗生素、促进宿主生理和免疫反应的微生物代谢物, 以及影响化疗和免疫治疗效果的活性微生物种类与活性分子。这些研究揭示了特定微生物、生物合成途径和代谢分子在宿主生理和疾病中的因果关系和分子机制, 为下一代诊断方法和治疗靶点的开发带来了新的机遇。
北京大学药学院杨兴林研究员为该综述第一作者。
论文链接: https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado8548
北京大学药学院 天然药物及仿生药物全国重点实验室 供稿
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