人类肠道中的拟杆菌（Bacteroides）和副拟杆菌（Parabacteroides）是多糖的主要消费者，在人类健康和疾病中扮演着关键角色，比如在癌症的发展和免疫治疗、对病原体的定植抵抗等方面。它们利用内源性（宿主衍生的）和外源性（例如植物衍生的）低聚糖/多糖，为宿主和其他肠道微生物提供营养和维生素。近期研究强调了多糖通过调节拟杆菌的生长和代谢特征来影响宿主健康。了解拟杆菌和副拟杆菌如何利用这些多糖对于开发新型基于多糖的益生元和药物以促进健康至关重要。
来自草药和蘑菇的药用多糖具有复杂多样的结构，包括主链或支链中的各种糖苷键（例如，α-或β-(1→3)/(1→4)/(1→5)/(1→6)-糖苷键），并包含十个或更多的单糖，有时还带有甲基化和乙酰化等修饰。研究表明，药用多糖和其他植物衍生的多糖（例如来自蔬菜和水果的多糖）具有多种生物活性，包括抗肿瘤、抗病毒、抗炎和免疫调节作用。拟杆菌和副拟杆菌物种可以通过多种药用多糖得到促进。人参多糖（GPs）已被证明能够丰富拟杆菌属和副拟杆菌属，从而提高PD-1/PD-L1免疫疗法的反应率。冬虫夏草多糖被发现能够丰富肠道共生副拟杆菌属，从而改善肥胖和代谢紊乱。石斛多糖召回了肠道微生物群的多样性，并增加了拟杆菌属的丰度，对小鼠的葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎具有保护作用。
尽管在拟杆菌的多糖利用方面取得了进展，但拟杆菌如何利用药用多糖尚不清楚。拟杆菌和副拟杆菌装备有数百种碳水化合物活性酶（CAZymes），负责降解多糖。这些CAZymes通常组织在称为多糖利用位点（PULs）的簇中，这些簇由特定的多糖上调。糖苷水解酶（GH）是负责水解糖苷键的酶。拟杆菌物种的基因组通常包含多个PULs，用于利用不同的多糖。一些机制已经被阐明，例如，B. thetaiotaomicron VPI-5482利用Sus系统利用淀粉；拟杆菌属物种使用硫酸酶降解粘液中发现的复杂O-糖苷；B. plebeius利用硫酸多糖藻红素利用藻红素酶等。
本研究旨在系统性地分析人类肠道中拟杆菌属（Bacteroides）和副拟杆菌属（Parabacteroides）对20种药用多糖的利用情况。研究团队开发了一个体外肠道细菌生长分析平台，以测试三种最小培养基对这些细菌生长的支持情况。通过生长曲线分析，发现改良的拟杆菌最小培养基（mBMM）普遍支持拟杆菌属和副拟杆菌属物种的生长。
研究中，通过比较转录组学和遗传操作，研究人员鉴定了关键基因簇PUL34_Bu和关键酶GH26_BuDA183，这些基因和酶参与了石斛多糖（DPs）的利用。体外酶活性测定和分子对接进一步阐明了GH26的催化分子机制。这些结果为理解人类肠道微生物如何利用药用多糖提供了宝贵的见解，并为开发新型基于多糖的药物提供了重要信息。
此外，研究还发现拟杆菌属和副拟杆菌属物种在人类肠道微生物群中的普遍性和丰度，以及它们编码的多糖利用位点（PULs）的数量。通过分析公开可用的16S rRNA基因扩增子数据集，研究人员评估了这些拟杆菌属物种在人类肠道微生物群中的普遍性和平均相对丰度。研究还探讨了药用多糖的结构特征，如单糖组成和多糖结构，以及这些特征如何影响细菌生长。
结果表明，不同的拟杆菌属和副拟杆菌属物种对药用多糖的利用具有不同的特征，这与碳水化合物活性酶（CAZymes）的基因组变异有关。通过转录组分析，研究人员发现特定的PULs在药用多糖存在下高度上调。这些发现强调了CAZymes在多糖利用中的作用，并为开发新型多糖基益生元和药物提供了科学依据。
图2：碳水化合物活性酶的基因组变异决定了拟杆菌属和副拟杆菌属对药用多糖的不同利用特征。
梁丽娴，现任澳门大学健康科学院教授，荣获2020年中医药传承与创新“百千万”人才工程青年岐黄学者 。研究方向主要为肺癌靶向治疗的中药新药研究。研究成果发表在Nature（Outlook），Gut，JAMA Oncology，Pharmacological Research，Pharmacology & Therapeutics，Oncogene，Cancer Letters，British Journal of Cancer等国际重要期刊上已发表SCI论文150余篇。获国际发明授权专利39项。长期从事中药抗肿瘤耐药研究，取得了系列创新性成果，提出了基于网络医学发现中药活性物质逆转肿瘤耐药的新观点，并发现了克服吉非替尼耐药的新机制。开展中药调控糖脂代谢和氧化还原态影响肠道及免疫调节功能进而发挥抗癌作用研究，深入阐释中药增敏PD1/PDL1的免疫治疗作用抗肺癌的分子机制及其转化应用价值，完善第三代基因人体菌群测疗与中医药疗效的关联分析 。
戴磊，中国科学院深圳先进技术研究院；中国科学院大学，实验室利用合成生物学的工具，对微生物组的结构和功能进行理性设计和精准调控，致力于解决人体健康、农业生产等重大问题。研究成果以（共同）通讯作者发表在Cell Host & Microbe、Nature Communications、The ISME Journal、ACS Synthetic Biology、iMeta等学术期刊。
周华，博士，教授，博士生导师。2001年获广州中医药大学中西医结合基础（免疫药理）博士学位，1993年和1996年分别获广州中医学院中药学学士学位和广州中医药大学中西医结合基础（中药）硕士学位。先后工作于美国哥伦比亚大学、香港浸会大学、澳门科技大学，中药质量研究国家重点实验室。现兼任澳门特别行政区医疗专业委员会成员、中药师资格认可委员会协调员，中国免疫学会中医药免疫分会副主任委员兼秘书长，世界中医药学会联合会中医药免疫专业委员会副会长兼副秘书长，澳门国际风湿病研究合作联盟秘书长，Phytomedicine杂志副主编、Pharmacological Research杂志荣誉编委，国际标准化组织中医药技术委员会原药材与传统炮制质量安全工作组（ISO/TC249/WG1）秘书及专家。主要从事抗炎免疫与心血管中药药理研究，中药新药及中药国际标准研发等。获国家自然科学基金海外及港澳学者合作研究基金（原国家杰青B类，海外杰青）、国家科学技术部、澳门科学技术发展基金重点项目资助；发表SCI论文逾180篇，H因子41；获国际及中国专利授权逾30项，发布ISO中药国际标准4项；以主要共同完成人身份获2012年度国家科技进步二等奖、教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖、澳门特别行政区科学技术奖励特等奖以及自然科学奖一等奖等各级奖励十余项。
