常见问题
微生物组(16s、宏基因组等)与代谢组联合分析的意义:
微生物是自然界中分布最广、种类最多、数量最大的生物类群。以肠道微生物为例,人体 内微生物的总数量约是人体细胞总数的 10 倍——越来越多的研究发现,肠道微生物与人 体健康有着密切的关系,而微生物产生的代谢物是这调控过程中最主要的中间递质之一。
微生物组研究可以获得微生物群落组成及丰度信息,但是这些信息并不足以充分说明微生 物是通过何种方式影响宿主或环境。代谢组学是基于 LC-MS 色谱-质谱联用技术对生物样 本中的小分子代谢物进行定性和相对定量分析。微生物组-代谢组的联合分析可以用来解释 差异菌群与差异代谢物的关联性,从而帮助建立微生物-代谢物-表型之间的逻辑关系。
宏基因组-代谢组组学联合优势:
相比 16s 扩增子测序,宏基因组具有两个明显优势:(1)16s 测序只能获得物种组成及丰 1度,宏基因组除了可以获得物种组成及丰度,更能获得功能基因的组成及丰度。(2)由于 近似物种的 16s 序列非常近似,常规的短读长 16s 测序难以精确注释到种水平,一般只能 鉴定到属水平;宏基因组测序获得的数据量更大,能够获得大量特异性的基因片段,因此 对种水平注释的精度较短读长 16s 更佳。
基于以上两点宏基因组测序的优势,宏基因组与代谢组的联合优势也由此凸显:(1)16s 与代谢组的联合分析只能通过简单的相关性分析体现物种与代谢物的关联性,但无法解释 微生物-代谢物-表型之间的因果关系,即:“这些差异代谢物是由关联微生物产生?还是因 为微生物通过其它因素影响了宿主或环境,从而造成的间接代谢物表型差异?”由于宏基 因组可以获得功能基因丰度以及功能基因-物种之间的关联信息,而功能基因与代谢物的关 系可以通过 KEGG 等数据库建立联系,因此宏基因组-代谢组联合可以更好地帮助推测菌 群与代谢物之间的因果关系;(2)目前越来越多的高水平研究会根据组学联合分析结果找 到关键菌群后进行菌群移植验证实验来证明菌群的功能。同属的微生物往往会有上百种, 如果物种的注释精度不够就会对验证实验带来很大的困扰。因此宏基因对物种的注释精度 能够更好地满足联合分析对关键菌群的精准定位以及之后的验证实验。