生物通報(bào)道：最近，美國福賽思研究所、麻省綜合醫(yī)院（MGH）和哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院等處的科學(xué)家，開發(fā)出一種新的方法，收集用于基因組和轉(zhuǎn)錄組分析的唾液與糞便。該方法不需要專業(yè)人員和設(shè)施，同時(shí)還能保持樣品的完整性。這種方法也為消化道微生物組的基因組成和乳糜瀉、口腔癌、牙周炎和肥胖癥相關(guān)的細(xì)菌，提供了重要的見解。

這項(xiàng)研究以“Relating the metatranscriptome and metagenome of the human gut”為題，在線發(fā)表于2014年5月19日的《PNAS》雜志。這種技術(shù)可減輕受試對象的一些負(fù)擔(dān)，將使我們能夠不受地理限制，開展縱向研究和大規(guī)模的收集研究。

2007年，美國國立健康研究所（NIH）出資1.5億美元啟動(dòng)了一項(xiàng)名為“人類微生物組項(xiàng)目”（Human Microbiome Project）的研究計(jì)劃，對人體內(nèi)最常見的細(xì)菌基因組進(jìn)行測序，以便更好地研究細(xì)菌與人體健康的關(guān)系。近年來，該計(jì)劃已經(jīng)幫助確定了人體的正常細(xì)菌組成。科學(xué)家們已經(jīng)進(jìn)行了大規(guī)模的研究來分析生活在人體內(nèi)外的微生物（細(xì)菌）。研究人類與細(xì)菌之間的相互作用，可以帶來監(jiān)測人體健康狀況、預(yù)防或治療口腔和全身性疾病的新方法。然而，這些研究通常需要受試者到門診進(jìn)行樣品采集，這種復(fù)雜的做法對大型研究是不切實(shí)際的。

雖然科學(xué)家們已經(jīng)很好地研究了人類微生物組的成分，但是微生物群里約有超過800萬個(gè)基因還是未知的，并且它們的調(diào)控機(jī)制很大程度上沒有得以描述。這方面的知識空白，部分原因也是由于很難獲取大量適合微生物群功能研究的樣品。

為了解決這些問題，這個(gè)科學(xué)家小組開發(fā)出一種方法，可讓受試者在家里收集微生物樣品，然后將其運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行多種類型的分子分析。盡管采用不同的取樣方法，微生物種類、基因和基因轉(zhuǎn)錄組成，在所有樣品中都是一致的。隨后對這些樣品進(jìn)行的分析顯示，測量的人類微生物組的功能潛力和功能活性之間存在著有趣的異同點(diǎn)。

在這項(xiàng)研究中，研究人員在一個(gè)表型良好的前瞻性隊(duì)列中，利用受試者自己收集的人體多部位樣品，結(jié)合表型分類學(xué)、宏基因組學(xué)和宏轉(zhuǎn)錄組（metatranscriptional）譜，進(jìn)行了第一個(gè)人類微生物組研究。結(jié)果詳細(xì)描述了腸道菌群基因組潛能和基因表達(dá)之間的關(guān)系，論證了在受試者收集和運(yùn)輸?shù)臉悠分虚_展宏轉(zhuǎn)錄組研究的可行性。

福賽思研究所的工作人員Jacques Izard博士、哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院的Curtis Huttenhower博士和麻省綜合醫(yī)院的Andrew Chan博士共同合作，設(shè)計(jì)了固定劑的選擇和取樣流程。

Izard博士說：“我們感到興奮的是，這種方法提供了將來進(jìn)行大規(guī)模研究的機(jī)會。隨著測序技術(shù)的靈敏度和計(jì)算工具的改進(jìn)，我們可以檢測到很細(xì)微的變化。我們的合作小組證明，我們可以分析受試者自己收集和運(yùn)輸?shù)臉悠罚瑸閷�來生物�?biāo)志物的發(fā)現(xiàn)建立了自信。”

Chan博士指出：“多項(xiàng)縱向的哈佛隊(duì)列研究——包括護(hù)士健康研究和健康專業(yè)人士隨訪研究，追隨了居住在美國的超過200,000個(gè)人。在過去的30年中，參與者為我們提供了關(guān)于飲食、生活方式和多種疾病診斷方面的大量前瞻性信息。在這項(xiàng)工作中，我們論證了這些參與者自己在家中收集樣品的可行性。如果能將這種收集法應(yīng)用于更大隊(duì)列中，那對于將微生物組作為多種慢性疾病危險(xiǎn)因素的研究來說，將是一個(gè)很好的機(jī)會。”

（生物通：王英）

延伸閱讀：《自然通訊》：生活方式?jīng)Q定腸道微生物。

生物通推薦原文摘要：
Relating the metatranscriptome and metagenome of the human gut
Abstract: Although the composition of the human microbiome is now well-studied, the microbiota’s >8 million genes and their regulation remain largely uncharacterized. This knowledge gap is in part because of the difficulty of acquiring large numbers of samples amenable to functional studies of the microbiota. We conducted what is, to our knowledge, one of the first human microbiome studies in a well-phenotyped prospective cohort incorporating taxonomic, metagenomic, and metatranscriptomic profiling at multiple body sites using self-collected samples. Stool and saliva were provided by eight healthy subjects, with the former preserved by three different methods (freezing, ethanol, and RNAlater) to validate self-collection. Within-subject microbial species, gene, and transcript abundances were highly concordant across sampling methods, with only a small fraction of transcripts (<5%) displaying between-method variation. Next, we investigated relationships between the oral and gut microbial communities, identifying a subset of abundant oral microbes that routinely survive transit to the gut, but with minimal transcriptional activity there. Finally, systematic comparison of the gut metagenome and metatranscriptome revealed that a substantial fraction (41%) of microbial transcripts were not differentially regulated relative to their genomic abundances. Of the remainder, consistently underexpressed pathways included sporulation and amino acid biosynthesis, whereas up-regulated pathways included ribosome biogenesis and methanogenesis. Across subjects, metatranscriptional profiles were significantly more individualized than DNA-level functional profiles, but less variable than microbial composition, indicative of subject-specific whole-community regulation. The results thus detail relationships between community genomic potential and gene expression in the gut, and establish the feasibility of metatranscriptomic investigations in subject-collected and shipped samples.