肠菌药物转化筛选与代谢基因关联分析
用质谱测量肠道细菌培养中的原药减少和产物形成，定位代谢酶，再检测供者离体粪菌转化与基因丰度的关系。
用途与模型
- 研究用途
- 寻找参与药物转化的细菌和酶，分析个体菌群造成的离体药物代谢差异。
- 模型与细胞来源
- 76 个肠道细菌菌种或菌株，以及 28 名健康供者的离体粪菌群落。
- 方法版本
- 2019 年 76 个菌种或菌株与 28 供者粪菌研究
- 实验形式
- 药物组合池筛选、液相色谱—质谱检测、代谢酶功能验证和粪菌基因关联分析。
材料与平台
- 初筛集合
- 271 种口服药物，排除抗生素；每种药物出现在 4 个组成不同的组合池中。
- 比较设计
- 比较处理前后的原药及产物信号，另设无细菌、不同 pH 的参照；筛选共覆盖 20,596 个细菌—药物组合。
- 代谢检测
- LC–MS 检测原药及候选产物，结合准确质量、保留时间和处理前后信号进行过滤。
- 基因与群落
- 以单独基因表达、基因缺失和补回及纯化酶确认部分反应；离体粪菌用定量 PCR、宏基因组测序与浓度时间曲线分析。
测量指标与分析
- 原药处理前后信号比
- 候选代谢物信号及变化
- 药物减少与产物形成速率
- 具体代谢基因丰度及关联
对原药下降进行多重比较校正，并采用至少 20% 或根据测量波动提高的自适应变化阈值；候选产物另行过滤。供者粪菌以分段线性曲线估计原药与产物变化速率，再分析与代谢基因、细菌密度或菌种丰度的关联。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 单菌株药物筛选、部分酶的表达/缺失/补回检测，以及 28 名供者的离体菌群药物代谢关联。
- 测试范围
- 76 个菌种或菌株、271 种药物，共 20,596 个细菌—药物组合；每种药物位于 4 个不同组合池。供者群落为 28 人。
- 参照体系
- 含药与不含药组合、处理前后、无菌不同 pH 条件、基因缺失及补回；供者关联比较基因丰度、菌种和总菌量。
- 研究结果
- 176 种药物在至少一种细菌条件下达到显著下降标准；获得 868 个候选产物信号。BT4096 相关实验支持地尔硫䓬脱乙酰，供者离体转化速度与同源基因丰度相关。
适用条件与研究局限
- 候选质谱产物并非全部完成结构鉴定，其中可包含药物诱导的细菌产物。
- 初筛为组合池，4 个药物池组成不同；多数体外实验开展一轮，并使用所列重复，未对结果评估实施盲法。
- 人体部分测量离体粪菌代谢与基因关联，没有配对供者实际服药后的血药浓度或疗效。
来源与原文
- Mapping human microbiome drug metabolism by gut bacteria and their genes原始研究 · Nature · 2019-06-03