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美国 28 家微生物组中心成立联盟,意欲何为?

Martin Blaser、 Rob Knight等大咖集聚一堂?共同助力微生物组研究?微生物组中心联盟来了!

编者按:

全面了解不同生态系统的微生物组能解决 21 世纪人类面临的很多挑战,比如能源问题、疾病问题、粮食问题等。但是未来的微生物组研究急需通过跨领域、跨地区的合作来完成,需要将生物学家、化学家、地理学家、数学家、物理学家以及计算机专家和医学专家们联合在一起,还需要共同建立一个统一的数据标准。

而组建微生物组中心联盟将满足上述需求,将跨学科、多角度的不同微生物组研究和不同领域的专家凝聚在一起,共同推进微生物组研究的发展。

本文特别翻译了 2019 年 12 月 19 日刊登在 Nature Microbiology 杂志上的关于微生物组中心的一篇评论报道“The emergence of microbiome centres”,《热心肠日报》也对该文进行了简要解读。

希望该文能够为国内的微生物组研究提供一些方向与提示,帮助国内科研人员和产业从业者更好地推进微生物组学研究的合作与转化。

以下为《热心肠日报》的解读:


Nature子刊:建立微生物组中心,为微生物组科学发声

Nature Microbiology——[IF:14.3]

① 微生物组中心的首要任务是通过促进合作、支持新项目和提供实验室和分析服务,加速微生物组研究,也为校园和社区服务;② 为欲从事微生物组研究的人员提供培训、对微生物组研究方法的需要、资金资助,促进了微生物组中心的出现;③ 多个中心形成微生物组中心联盟(MCC),利于跨学科合作、制定行业标准、提供平台等;④ 多数中心由短期内部资金支持,依赖教职工自愿贡献时间,MCC 或可通过扩大资助范围、发展慈善和行业伙伴关系等解决此问题。

The emergence of microbiome centres12-19, doi: 10.1038/s41564-019-0644-x

【主编评语】Nature Microbiology最近发表的评论文章,从微生物组中心的任务及作用、出现的原因、面临的问题及解决方法等方面进行了阐述,意在说明微生物组中心的建立旨在共享战略和加速知识转移,为微生物组科学发声。(@nana)


随着微生物组学的拓展延伸,学术中心争相满足了从提供服务到对接产业的各种需求,新组建的微生物中心旨在共享战略和加速知识传播,并邀请其它机构携手奋进。

① 微生物组中心是什么

微生物群是细菌、古菌、真菌和病毒这些彼此互作微生物的集合,它们对生态系统(从深海到人体)功能起着越来越重要的作用。理解像微生物组一样复杂的事情需要结合多学科。而微生物组中心正在越来越多的组织、支持和推动这种跨学科的研究,成为了微生物群落相关研究的学术中心。

仅在美国,大学和国家实验室中就建立了超过 50 多个中心,其中大部分是在过去 3 年里建立的。因为微生物组科学被视为是生命科学、许多相关的其它学科和产业应用的中心,我们相信这种快速的和近期实验室规模增长率意味着它正进入一个新的发展阶段。

微生物组中心是什么,其数量高速增长又作何解释?尽管微生物组中心的使命和历史各有不同,但是从它们共同的核心事务来看,美国各地存在的微生物组中心首要任务都是促进微生物组的研究。三个最高优先级事务为通过促进合作、支持新项目以及提供实验室和分析服务来加速新微生物组研究。

此外,这些中心不仅会为研究院提供服务,也会为许多大学及当地社区提供服务。大部分中心会编写本科及研究生课程教材,为广大科研团体提供资源,与公众交流微生物组的研究,以及在科研界和产业界之间充当联络员的角色。

② 微生物组中心为何兴起

微生物组中心的兴起有几项驱动因素。

首先也是最重要的是,科研人员中在其研究中囊括微生物组的意愿日益增加,这已经超出了微生物组专家与此领域的新手合作的能力。

尽管我们有模式培训一个新领域里的研究生,却没有良好的模式培训事业中期或后期的研究人员,而这些人会寻求在其工作中加入新的维度。从发展服务设施、提供种子基金,到培训微生物组实验设计和分析以及项目咨询,微生物组中心运用不同方法解决了这一挑战。

微生物组兴起的第二个驱动因素是人们渴望一个建立在对不同生态系统和学科的认识之上的更全面的微生物组研究方法。

地球上微生物几乎无处不在,无论其生境如何,微生物的生命活动都受到相似的进化及生态限位调控。

考虑到这点,目前少数中心会只关注单一的生态系统,比如人体微生物组,绝大部分中心涵盖的研究有各种动植物宿主、环境生态系统和人体工程系统。微生物组中心因此汇集了从科学到人文的各类学者,这也是传统大学院系组织自然地连接的桥梁。

最后,微生物组中心的兴起是融资环境带来的结果。它为公益基金参与微生物组研究提供一种机制,其显著优点在于这种资金不会受限于特定的生态系统。

③ 微生物组中心联盟MCC的成立

尽管微生物组中心存在这些共同点,但是他们之间的沟通却相对较少,现在这种现状正在改变。

去年 6 月,28 家美国微生物组中心的代表在加州大学欧文分校汇聚一堂,成立了微生物组中心联盟(Microbiome Centers Consortium, MCC)。他们的目标是要增强其发展自身使命的能力,作为此领域新人的一个切入点,并且提供一个跨学科的桥梁来为更全面的微生物组研究铺平道路。

这种联盟潜在的协同效应是巨大的:该组织网可以分享有关他们众多科研项目中的最佳范例,帮助减少冗余的工作量并且成为该领域的倡导者和决策制定者的沟通中心。

MCC 也致力于制订、执行和传播数据与方法标准、课程体系和其它资料。最后或许也是最重要的一点,整合后的组织网能为该领域未来主要的工作提供平台。

无论是什么生态系统(例如与宿主或与环境相关的生态系统),在微生物组领域里首要问题都是相似的:微生物组在生态系统的健康和恢复力上扮演了何种角色?不同生态系统中群落结构的驱动因素是否有保守性?我们能否通过改变微生物组来改善环境和人体的健康,以及开发更具可持续性的生物技术和抗逆农作物?

能回答这些问题的这类研究必须阐明微生物组一些的基本原则,它无法通过一次研究单个生态系统就显现出来。解决这些挑战就需要在科学家中也需要在非科学家中广泛地共享知识、专家意见和想法,而且还要跨越国界。

MCC 成立于 2018 年 6 月拍摄

目前加入 MCC 的中心与组织有以下单位:

Microbiome Research Group(约翰霍普金斯大学组建)

National Microbiome Data Collaborative(联合基因组研究所组建)

Microbes to Biomes (M2B)(劳伦斯·伯克利实验室组建)

MCW Center for Microbiome Research(威斯康星医学院组建)

The Microbiome Center(北亚利桑那州立大学组建)

Microbiomes in Transition Initiative(美国太平洋西北国家实验室组建)

Penn State Microbiome Center(宾夕法尼亚州立大学组建)

Center for Advanced Biotechnology and Medicine(罗格斯大学组建)

Microbiome Initiative(加州大学伯克利分校组建)

Microbiome Special Research Program(加州大学戴维斯分校组建)

UCI Microbiome Initiative(加州大学欧文分享组建)

UCR Microbiome Initiative(加州大学河滨分校组建)

Center for Microbiome Innovation(加州大学圣地亚哥分校组建)

The Microbiome Center(芝加哥大学组建)

Center for Microbial Systems, Ecology andEvolution(康涅狄格大学组建)

MARS: Microbial Analysis,Resources and Services(康涅狄格大学组建)

Centerfor Microbiome Analysis through Island Knowledge and Investigation

(夏威夷大学组建)

UMass Center for Microbiome Research(马萨诸塞大学组建)

Michigan Microbiome Project(密歇根大学组建)

Microbiome Initiative(俄勒冈大学组建)

Center for Medicine and the Microbiome(匹兹堡大学组建)

Initative on Microbiomes(南佛罗里达大学组建)

The Vanderbilt Microbiome Initiative (VMI)(范德比尔特大学组建)

美国国防部三军微生物联盟(TSMC)

美国能源部

戈登和贝蒂·摩尔基金会

微生物组跨部门工作组(MIWG)

美国国家科学基金会

美国国立卫生研究院

④ 微生物组研究的障碍及解决方案

然而,微生物组研究也存在一个大的结构性障碍,这也是 MCC 想要解决的。在美国目前超过 85%的学术中心是由短期内部资金支持,并且高度依赖自愿贡献时间的职员,因为这些职员期望这样能够支持同事的工作并推动微生物科学。

这种模式是不可持续的,而且无法满足员工的需求以及实现中心机构的长期目标。中心机构对短期资金的依赖是因为它们刚建立不久,就像其它研究中心一样,他们很快就会需要更稳固的资助。

然而,这种现状也源于中心的跨学科本质,要同时支撑与宿主相关的(人、植物)和非宿主相关的(土壤、水、建筑环境)微生物组科学。虽然过往在宿主和非宿主微生物组科学之间的差别不再有帮助或准确,但是它仍然会对研究资金产生影响。

例如,考虑到研究机构会区别对待微生物组科学的优先级,在美国只有少数的资金来源会同时支持医学研究和环境研究。这是微生物组科学发展的一个主要障碍,而 MCC 希望能化解此类挑战。

下述是一些已有的可考虑的解决方案:(1)有扩大现有资助要求的范围,来认清微生态系统的模糊界线;(2)发展公益性和产业合作伙伴关系;(3)为学生和初期研究人员提供培训机会,来帮助他们在不同生态系统间转换研究。

从环境科学(例如海洋碳&生物地球化学项目和全球土壤生物多样性计划)再到人体健康(例如美国国家阿尔茨海默症协调中心),研究组织对于其它跨学科和快速增长领域很有帮助。这些组织为上述所说的协同效应提供了成功案例,并且我们致力于在发展 MCC 上向他们学习。

多样化紧密的组织往往更为健康,所以我们会邀请尚未参与或新成立的微生物组中心携手努力,推动微生物组研究发挥其转化潜力,并利用这种潜力来改善生态系统和人类健康,需要将知识、专家意见和想法在全世界的科学家中广泛地“水平转移”。

受丰富的微生物组生态网络所启发,MCC 及其与全球其他机构未来的链接将为这种传播提供路径以及为微生物科学发声。

参考文献:

1.Martiny, J.B.H., Whiteson, K.L., Bohannan, B.J.M. et al. The emergenceof microbiome centres. Nat Microbiol 5, 2–3 (2020)

2.Dubilier, N., McFall-Ngai, M. & Zhao, L. Microbiology: Create a globalmicrobiome effort. Nature 526, 631–634 (2015) doi:10.1038/526631a

3.Stulberg, E., Fravel, D., Proctor, L. et al. An assessment of USmicrobiome research. Nat Microbiol 1, 15015 (2016)doi:10.1038/nmicrobiol.2015.15

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41564-019-0644-x

编译 | Richard

作者 | Jennifer B. H. Martiny etal

审校 | 617

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