《Current Opinion in Biotechnology》：Engineering the gut microbiome and its impact on human health
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肠道微生物群工程关键技术及应用及挑战研究，探讨合成微生物群落（SynComs）在改善宿主健康中的作用，分析精准工程与可持续发展的未来方向。
Amornthep Kingkaw|Kevin Mok|Massalin Nakphaichit|Mattheos Koffas|Wanwipa Vongsangnak
泰国曼谷卡塞萨特大学理学院生物科学跨学科研究生项目
肠道微生物组在维持健康方面起着关键作用，它支持消化、免疫系统以及整体健康状况。肠道微生物组的失衡会导致菌群失调，而菌群失调与多种疾病状态相关。近年来，在肠道微生物组工程领域取得了显著进展，通过益生元、益生菌和合生元设计的功能性成分，以及合成微生物群（SynComs）的技术发展，这些技术能够调节微生物组的组成和功能，为恢复平衡和提升健康提供了有希望的策略。这一领域正在迅速发展，其应用范围广泛，旨在改善动物和人类的健康。本文综述了微生物组工程的重要性和当前应用，以及其对肠道健康的影响，同时探讨了其中面临的挑战和可持续发展的未来方向。
引言
微生物组是由细菌、真菌、病毒和古菌等微生物组成的群落，它们通常生活在共同的环境中[1]。肠道微生物组对整体健康尤为重要，影响着消化、免疫系统和心理健康[2]。多种因素会影响肠道微生物组，导致菌群失调，例如饮食、地区差异、年龄、药物使用以及健康或疾病问题，这些问题都与多种癌症、代谢性疾病、自身免疫性疾病和传染性疾病有关[3, 4]。关键技术的最新进展加速了大规模肠道微生物组数据的生成，使我们能够更深入地了解微生物组的组成和功能对宿主健康的影响[5, 6]。
科学界呼吁全球共同努力，从系统层面推进肠道微生物组研究。这些举措强调了采取整体方法的重要性，以调节和增强胃肠道（GI）中的微生物群落，从而恢复平衡并提升有益功能[2]。因此，目前正应用先进的肠道微生物组工程技术来改善动物和人类的健康。在本综述中，我们总结了肠道微生物组研究中的关键技术，并探讨了这些技术在实践中的应用前景及其转化研究潜力。最后，我们还讨论了肠道微生物组工程面临的挑战及其未来的发展方向。
肠道微生物组研究中的关键技术
在过去十年中，微生物组研究从单纯的微生物组成分析发展为理解其在健康和疾病中的功能作用。这一转变得益于下一代测序（NGS）技术的进步，这些技术利用高通量16S rRNA测序和内部转录间隔区2（ITS2）测序分别分析了细菌和真菌的群落组成。这些方法提供了广泛的分类学信息；然而，它们提供的关于微生物功能的细节仍然有限。
肠道微生物组工程策略
生态系统的特征往往由微生物群落内部复杂的相互作用网络、代谢产物及其宿主共同决定。因此，肠道微生物组的改变可能对宿主和环境产生广泛影响，例如引发疾病、降低适应性、减缓生长速度或降低生产力。通过肠道微生物组工程，可以调整微生物组成以改善宿主表型并有利于生态系统的健康[20]。迄今为止，未来展望
工程化微生物组具有巨大潜力，重点是通过精确控制微生物组的组成和功能来实现特定应用。尖端技术，如基因编辑[47]、基因工程、代谢工程以及系统生物学和合成生物学，使得能够精确操控微生物基因组，从而创造出满足特定治疗需求的定制生物体[48]。这些技术资金支持
本项工作得到了泰国高等教育、科学、研究和创新部的财政支持，以及泰国科学研究与创新机构通过卡塞萨特大学2024年大学革新计划和泰国国家研究委员会（NRCT）（资助编号：N42A650235）的支持。作者贡献声明
A.K.撰写了手稿并准备了图表；K.M.协助数据准备和表格制作；M.N.和MK.协助审稿。W.V.构思并设计了手稿的结构，全程监督研究过程，并撰写了手稿。所有作者均对手稿进行了修订，并同意最终发表的版本。作者贡献声明
A.K.撰写了手稿并准备了图表；K.M.协助数据准备和表格制作；M.N.和MK.协助审稿。W.V.构思并设计了手稿的结构，全程监督研究过程，并撰写了手稿。所有作者均对手稿进行了修订，并同意最终发表的版本。致谢
本项目得到了泰国国家研究委员会（NRCT）（N42A650235）的支持。本项工作还得到了泰国高等教育、科学、研究和创新部以及泰国科学研究与创新机构的财政支持，具体通过卡塞萨特大学2024年大学革新计划实施。我们感谢SciKU生物数据服务器提供的计算资源，以及卡塞萨特大学2024年的博士后奖学金计划和卡塞萨特大学的研究支持。
