Common principles and best practices for engineering microbiomes.
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DOI：
10.1038/s41579-019-0255-9
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发表时间：
2019-12
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
McMahon KD
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lawson CE;Harcombe WR;Hatzenpichler R;Lindemann SR;Löffler FE;O'Malley MA;García Martín H;Pfleger BF;Raskin L;Venturelli OS;Weissbrodt DG;Noguera DR;McMahon KD
尽管科学界对利用地球微生物群的力量产生了广泛的兴趣，但知识差距阻碍了其有效利用来解决紧迫的社会和环境挑战。我们认为，围绕设计-构建-测试-学习（DBTL）循环构建研究和技术开发将推进微生物组工程，并激发关于控制微生物组功能的基本科学原理的新发现。在这篇综述中，我们介绍了微生物组工程迭代 DBTL 循环的关键要素，重点关注可推广的方法，包括自上而下和自下而上的设计过程、合成和自组装的构建方法以及分析微生物组功能的新兴工具。这些方法可用于利用微生物组进行与医学、农业、能源和环境相关的广泛应用。我们还讨论了每种方法的主要挑战和机遇，并将它们综合成工程微生物组的最佳实践指南。我们预计，采用 DBTL 框架将迅速推进基于微生物组的生物技术，旨在改善人类和动物健康、农业并促进生物经济。微生物组工程具有许多潜在的应用，从农业到医学。在这篇综述中，劳森、麦克马洪和同事引导我们完成了在许多学科中取得成功的设计-构建-测试-学习周期，并解释了它如何应用于微生物组工程。
Despite broad scientific interest in harnessing the power of Earth’s microbiomes, knowledge gaps hinder their efficient use for addressing urgent societal and environmental challenges. We argue that structuring research and technology developments around a design-build-test-learn (DBTL) cycle will advance microbiome engineering and spur new discoveries on the basic scientific principles governing microbiome function. In this Review, we present key elements of an iterative DBTL cycle for microbiome engineering, focusing on generalizable approaches, including top-down and bottom-up design processes, synthetic and self-assembled construction methods, and emerging tools to analyze microbiome function. These approaches can be used to harness microbiomes for broad applications related to medicine, agriculture, energy, and the environment. We also discuss key challenges and opportunities of each approach and synthesize them into best practice guidelines for engineering microbiomes. We anticipate that adoption of a DBTL framework will rapidly advance microbiome-based biotechnologies aimed at improving human and animal health, agriculture, and enabling the bioeconomy. Microbiome engineering has many potential applications, ranging from agriculture to medicine. In this Review, Lawson, McMahon and colleagues guide us through the design-build-test-learn cycle that has been successful in many disciplines and explain how it applies to microbiome engineering.
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