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目前腸道菌群研究的主要手段有16srRNA微生物菌群多樣性高通量測序、代謝組學和蛋白組學，系統(tǒng)生物學分析為腸道菌群研究分析的快速發(fā)展提供了極大的推動作用。
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人體腸道中存在數(shù)量繁多的微生物，這些微生物群落稱為腸道菌群，腸道菌群包含500到1000種不同的細菌，基因總數(shù)是人類的100多倍。人體腸道細菌的總重量可達1-1.5公斤。我們日常排泄物中超過50%的干重是由細菌和它們的“尸體”構成的。腸道菌群通過參與人體的消化吸收、代謝與免疫系統(tǒng)等多種重要生理過程從而影響人體的生命活動，與人體健康密切相關。腸道菌群與肥胖、糖尿病、腫瘤、免疫系統(tǒng)和神經(jīng)性疾病等多種疾病有密切關聯(lián)。近年來，對腸道菌群的研究引起了國內外相關科研工作者的廣泛興趣，與代謝組學一樣成為當前科學研究熱點之一。目前，腸道菌群研究的主要手段有16s rRNA微生物菌群多樣性高通量測序、代謝組學和蛋白組學，系統(tǒng)生物學分析為腸道菌群研究分析的快速發(fā)展提供了極大推動作用。
譜領生物提供領先的基于代謝組學、高通量測序技術的腸道菌群研究綜合解決方案。
16s rRNA測序：采用16s rRNA微生物菌群多樣性高通量測序技術對腸道內容物或糞便樣本中的微生物進行測序并進行分析，獲取腸道菌群的菌群種屬、豐度和分布等信息。在基因水平上獲取腸道菌群的詳細信息。
代謝組學分析
通過對宿主腸道內容物或糞便樣本進行代謝組學檢測分析，進而研究腸道菌群和宿主在代謝水平上的相互作用。不同設計和需求又需要使用不同的代謝組學方法：
1.短鏈脂肪酸分析
人體內短鏈脂肪酸主要由未消化吸收的碳水化合物經(jīng)結腸厭氧菌酵解產生，主要包括乙酸、丙酸、丁酸等。短鏈脂肪酸在結腸腔內不僅可作為腸粘膜細胞的主要能量來源，還可以減少促炎因子的生成，降低結腸炎癥的發(fā)生；更重要的是，短鏈脂肪酸對腫瘤細胞的增殖起到抑制作用，并誘導腫瘤細胞分化和凋亡，降低瘤變的幾率。
案例 Chang H.K. Microbiota or short-chain fatty acids: which regulatesdiabetes. Cellular & Molecular Immunology. 2017, 15:88-91.
2.神經(jīng)遞質檢測分析
腸道菌群能產生包括如γ－氨基丁酸、多巴胺和5－羥色胺等在內的對體內系統(tǒng)發(fā)出信號的神經(jīng)遞質類化合物，這些神經(jīng)遞質對人的精神、行為活動會產生不同的影響。
案例 Williams B.B., Van Benschoten A.H., Fischbach M.A., et al. Discovery and characterization of gut microbiota decarboxylases that can produce the neurotransmitter vtryptamine. Cell Host & Microbe. 2014, 16:495-503.
3.膽汁酸檢測分析
腸道菌群和膽汁酸代謝在肥胖、糖尿病、非酒精性脂肪肝病等疾病的發(fā)生和發(fā)展過程中均發(fā)揮了關鍵作用。近年來膽汁酸代謝與腸道菌群的研究逐漸深入，腸道細菌在膽汁酸的生物轉化、肝臟膽汁酸的合成、腸道膽汁酸的重吸收等過程中具有重要作用。
案例 Gu Y., Wang X., Ning G., et al. Analyses of gut microbiota and plasma bile acids enable stratification of patients for antidiabetic treatment. Nature Communications. 2017, 8:1785.
4.氧化三甲胺檢測分析
腸道菌群與氧化三甲胺（TMAO）代謝密切關聯(lián)。含有膽堿或三甲胺結構的食物，如磷脂酰膽堿（PC）、左旋肉堿和某些海水魚類等，經(jīng)過腸道的消化吸收和腸道菌群作用后可代謝為三甲胺（TMA）。TMA進一步被肝臟分泌的黃素單氧酶3（FMO3）或者其他黃素單氧酶（FMOx）迅速氧化為TMAO。
體內TMAO水平與糖尿病、癌癥、心血管疾病、心肌梗死、高血壓、高血脂和部分腎病等均有密切關聯(lián)。
案例 Zhu W., Gregory J.C., Hazen S.L., et al. Gut Microbial Metabolite TMAO Enhances Platelet Hyperreactivity and Thrombosis Risk. Cell. 2016, 165:111-124.
腸道菌群宿主代謝物檢測分析
非靶向代謝組學是以組學的視角無偏向性地檢測所有的內源性小分子代謝物，采用生物信息學手段研究生物體受到擾動（如基因改變或環(huán)境變化）后內源性代謝物的整體代謝特征或變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)導致這種代謝差異的內源性小分子代謝物（潛在的生物標志物）和探索引起這種生命現(xiàn)象或病理現(xiàn)象背后的代謝機制。非靶向代謝組學已成為后基因組學時代功能基因組學的研究利器，是大規(guī)模篩選用于疾病的早期預測、診斷和分型的新生物標志物的重要手段，是精準醫(yī)學的重要技術手段之一。
對于腸道菌群參和宿主代謝物進行精準檢測分析，尋找腸道微生物的代謝組的差異和變化，可以更加直接呈現(xiàn)腸道菌群-宿主的代謝狀態(tài)，對于進而研究其背后的生理或病理機制具有重大意義。
案例 Liu R., Hong J., Wang W., et al. Gut microbiome and serum metabolome alterations in obesity and after weight-loss intervention. Nature Medicine. 2017, 23:859-868.
