胃肠微生态学是研究消化道微生物群落与宿主间相互关系和作用的科学。胃肠微生态的发展与方法学的进展密切相关。胃肠微生态的研究方法从分离培养法、分子生物学检测发展为宏基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等多组学技术，胃肠微生态的结构和功能逐渐被揭示，多组学技术的发展大大加快了胃肠微生态与消化系疾病和其他系统疾病相关的临床转化研究的进展。饮食调整、微生态调节剂的补充、肠道微生态环境的重建等微生态干预措施为多种疾病的预防和治疗提供了新的靶点和途径。回顾40年来《中华消化杂志》发表的胃肠微生态相关研究和国际发表的重要临床研究，对了解胃肠微生态的发展历程、把握未来研究方向具有重要意义。

人类呼吸道定植着微生物群落，近年高通量DNA测序技术颠覆了肺部无菌的传统认识，实际上肺部是有细菌的。随着研究的深入，发现肠道与呼吸道微生物群之间存在着某种联系，称为"肠-肺轴"。肠道微生物群可以影响肺部免疫，肺部炎症可以影响肠道微生物群并引起疾病。对"肠-肺轴"的深入了解，使我们对黏膜免疫有了更深入的认识。呼吸道微生物群可能在宿主呼吸道结构成熟、局部免疫形成和系统发育中发挥重要作用，对儿童呼吸道疾病的发生和发展也有重要影响。近年围绕呼吸道疾病方面，微生物学研究取得了许多成果。人们试图应用微生物导向疗法(包括益生菌、益生元和抗生素甚至疫苗)恢复疾病状态下呼吸道微生物群的健康动态平衡，这可能是未来防治呼吸系统疾病的重要靶点。进一步设想应用"组学"如宏基因组学、代谢组学、宏转录组学和宏蛋白质组学实验研究，更深入认识呼吸道微生物群对呼吸道健康和疾病的影响，更好地了解呼吸道微生物群的功能和因果关系。积极寻找具有抗炎特性的新型益生菌或微生物群将是未来改善呼吸道炎症的潜在候选方法；进一步发现具有免疫调节潜力的新型代谢物，纯化微生物的代谢物(如短链脂肪酸)是治疗呼吸系统疾病的一个有希望的目标，本文就近年取得的研究成果进行综述。

黑水虻Hemertia illucens幼虫肠道中栖息着许多种类的微生物,这些微生物与宿主之间的相互作用极为复杂,它们可以影响宿主的生长发育、繁殖能力、营养代谢、行为偏好和寿命.此外,它们还可以调节宿主的免疫系统并保护宿主免受病原体的侵害.深入了解微生物与黑水虻的互作机制,有助于优化黑水虻的生长环境,从而实现更高效的人工繁育.相关文章对微生物与黑水虻互作机理进行了总结,但这些研究方法只能提供微生物群落的结构信息,而无法揭示微生物的功能和代谢能力.因此,宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白质组学和代谢组学逐渐被应用,这些技术除了提供关于微生物种群的完整分类,还揭示了它们的功能和代谢能力.通过了解肠道菌群的组成和功能,可以有效调整黑水虻的饲料、饲养环境和生长条件,从而提升黑水虻肠道菌群的稳定,提高黑水虻的生产性能和经济效益.

布鲁菌病是一种严重的人畜共患病,其诊断一直是个难题.随着组学研究和技术的不断发展,越来越多的学者开始关注布鲁菌病的组学研究.在基因组学方面,利用测序技术获得基因组数据,可以更好地了解菌株之间的遗传差异和相似性,从而对菌株进行分型,宏基因测序已经应用于布鲁菌病的诊断.在转录组学方面,通过测序技术获取病原体在特定条件下的转录组数据,寻找对诊断布鲁菌病有价值的生物标志物.在蛋白质组学方面,通过质谱技术分析蛋白质在生物学过程中的表达、互作和调控,为开发布鲁菌病的新型诊断方法提供支持.在代谢组学方面,利用液相色谱串联质谱技术获得代谢物的代谢谱,基于代谢组数据可以鉴定代谢途径和代谢产物,更好地了解布鲁菌菌株之间的代谢差异,为布鲁菌病的诊断提供了新的方向.多组学联合可以构建出更加全面而准确的生物学信息,为布鲁菌病的诊断提供新的思路和方法.

N-连接糖基化是蛋白质上常见的翻译后修饰,在修饰位点上具有跟其他小分子修饰(如甲基化、乙酰化、磷酸化)同样的宏观不均一性,也就是蛋白质氨基酸序列上具有多个潜在的修饰位点.但相对于小分子修饰单一的结构,N-糖基化修饰具有来自不同单糖组成,序列结构、链接结构、异头异构,立体构象等多个结构维度的数以万计的结构.这使得N-糖基化在修饰位点上具有额外的微观不均一性,也就是说同一个N-糖基化位点可以以一定的化学计量比修饰不同的糖链.N-糖基化修饰以位点和结构特异的方式调控N-糖蛋白的结构和功能,疾病条件下差异表达的N-糖基化需通过位点和结构特异的定量分析来表征.本文主要介绍最新发展水平的基于质谱的位点和结构特异定量N-糖蛋白质组学及在生物医学中的应用.

昆虫是世界上种类最为丰富、分布最为广泛的动物类群,其肠道内栖息着复杂且多样的微生物.不同昆虫因肠道结构、肠道内环境、食性、龄期、外界环境不同,肠道内微生物组成与丰度也存在差异.肠道微生物主要通过垂直方向与水平方向在种群与个体间传播,对昆虫宿主营养代谢、生理行为、防御、解毒等诸多方面有重要影响;通过体外培养的方法可从培养基对昆虫肠道微生物进行分离,用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)及16S rRNA基因测序技术等可迅速鉴定微生物;宏基因组学、蛋白质组学、代谢组学等多种组学技术联合运用,使得肠道微生物鉴定与功能推测更为高效;体外试验、微生物补充、菌群移植、沉默微生物成员相关基因等试验方法使微生物功能验证更为准确;利用高温处理、溶菌酶处理、无菌饲养处理及抗生素处理等方式能清除肠道内的微生物群落,获得无菌昆虫用于功能验证试验,但当前使用最广的抗生素法在实际应用中仍存在一定局限;利用肠道微生物特性,通过共生菌基因工程防治有害生物与虫媒传染病.目前,昆虫肠道微生物在生态、经济、能源、环保等领域发挥着重要作用,随着新兴技术的发展融合,更多昆虫-微生物互作机制将会被揭示,通过昆虫肠道微生物控制有害生物控制手段也将更为多样、环保和高效.

随着高通量技术的发展,运用基因组学、转录组学、代谢组学、蛋白质组学、宏基因组学、表观遗传学等技术有利于对糖尿病的发病机制、生理变化进行深层次、多维度分析,为获得糖尿病治疗相关的分子标志物、药物潜在治疗靶点等提供新思路.如与空腹血糖和糖尿病并发症相关的位点;与药物转运蛋白、靶点、代谢酶相关的风险基因;与脂肪生成、葡萄糖稳态、胰岛素分泌、细胞功能障碍等相关的基因位点;与糖脂代谢、氨基酸代谢、溶酶体相关过程、胰岛素信号通路、糖酵解途径和糖异生、抗氧化、胰岛素抵抗相关通路以及肠道菌群可作为治疗糖尿病的靶点.该文简要概述了单组学和多组学概念,讨论了组学技术在研究糖尿病中的应用现状,这些结果将为实现糖尿病个体化治疗提供理论参考.

形觉剥夺性近视(FDM)是由于视网膜接收不到清晰的物像,从而导致眼轴异常伸长,进而诱导近视发生.由于上睑下垂、先天性白内障、角膜混浊和玻璃体积血等原因导致的形觉剥夺引发的近视,其机制可能与在动物模型上观察到的FDM的机制类似.动物模型的研究已经证明了眼部生长和屈光发育的视觉引导以及视网膜调控的存在.视网膜是首先感知异常视觉信号的组织,探讨FDM发生发展机制的关键在于阐明异常的视觉信号输入如何被视网膜所感知并产生相应的生理病理改变.目前的研究已经确定了如多巴胺、视黄酸、血管活性肠肽、黑视蛋白等视网膜神经递质以及视网膜离子外排机制的重要作用.基因组学、蛋白质组学、代谢组学等技术发展使得从宏观层面了解形觉剥夺时视网膜发生的整体改变成为可能,为进一步探究FDM的视网膜调控机制提供了重要的数据支持.

宏蛋白质组学是一门新型科学,它运用质谱技术规模化地采集自然界微生物种群的蛋白质信息,并结合多种组学数据,开展微生物种群的遗传特征及其生物功能的研究.宏蛋白质组学的信息分析与传统蛋白质组学方法有较大的不同,亟需拓展新的分析思路.由于宏蛋白质组的研究对象是复杂度极高的微生物样品,因此,需要构建尽可能囊括样本中所含微生物的基因组信息的物种数据库.面对庞大的数据库,必须考虑到分析过程中所消耗的计算资源和鉴定结果的质控标准,因此,需要高度优化库容量、搜库、假阳性控制等参数.鉴于宏蛋白质组数据中广泛存在复杂的同源蛋白质序列,因此,需要充分利用NCBI数据库中的分类信息进行匹配,并运用LCA算法过滤处理才能将蛋白质有效地归组到物种.本文立足于宏蛋白质组学信息分析,从宏蛋白质组的数据库建立、蛋白质归并、生物学意义发掘等几个方面着手,对该领域的发展现状、面临挑战以及未来研究方向进行了评述.

龋病作为一种感染性疾病,口腔微生物群落在其发生发展过程中的具体作用机制尚无定论.高通量测序技术及宏组学技术的应用为龋病病因研究和龋病的微生态防治提供了新的思路.本文从与龋病相关口腔微生物群落的基因组学、宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白质组学及宏代谢组学等方面的研究进展进行综述.