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宁婵娟 李宇翔
近日，国家自然科学基金委员会公布了2019年国家自然科学基金申请项目评审结果，其中肠道微生物研究项目共计42项，资助总额2806万元。涉及到环境、病理、药效、免疫、健康稳态等多个方向。与前一年国自然中肠道微生物立项情况（10项，556万元）相比，劲增300%以上，这样的增幅在其他学科领域是极其罕见的。
人体肠道微生物约有1000多种，细胞数量达到10¹⁴个，约为人体细胞的10倍，其基因数目约为人类的150倍。因此，肠道微生物被称为人体的一大隐形“器官”，在维持健康稳态中发挥着超乎想象的作用。
2017年12月，中科院微生物研究所牵头启动了“中国科学院微生物组计划”，共有来自14家单位的30个研究团队共同参与。肠道微生物已成为近几年最热门的研究方向之一，今天小编就来为大家盘点几个重要的应用方向。
1.合理膳食
肠道微生物决定你的体型！
“减肥”是每个女生永恒的话题。过多的体脂积累不仅会影响形体美观，严重时还会引发内分泌失调，导致代谢疾病的发生，例如肥胖、高血压、糖尿病。伦敦国王学院的研究人员分析了来自TwinsUK数据库中500对双胞胎的786例粪便样本的基因组数据和代谢组数据，来了解肠道菌群调控体脂分布的途径[1]。这项研究告诉我们，营养摄入和肠道微生物的群落结构很大程度上决定了人的体型。
这项研究采用了赛默飞世尔科技Q Exactive质谱平台，对肠道微生物和人体血样样本做了非靶代谢组学检测。超高分辨率助力用户得到了丰富的代谢物图谱，卓越的仪器稳定性也为大样本连续检测中稳定的数据输出提供了强有力保障。
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2.精准诊断
你是个健康的胖子，还是个糖尿病胖子？
在今年8月发表的一项研究中，研究者对比分析了健康瘦子、健康胖子（ObH）、2型糖尿病胖子（ObT2D）三个群体共计1280人的肠道菌群群落结构，并检测了他们的血液代谢物[2]。结果表明，三组人群的肠道菌群组成和功能存在明显差异。三种高血压相关的代谢物在ObH人群中特异性显著升高，9种代谢小分子跟ObT2D特异性相关。这项研究对临床上ObT2D的精准诊断提供了新的思路。
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本项研究中代谢组学的检测采用了赛默飞质谱平台，赛默飞针对代谢组学涵盖完善的靶标和非靶标的全流程解决方案，无论从多样的分离技术：GC/LC/IC，还是特色专业的代谢组学分析软件，都能够满足代谢组学分析的各维度需求，为代谢组学研究提供全面支撑。
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涵盖靶标、非靶标研究策略的代谢组学工作流程
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3.宏蛋白组
早产儿肠道微生物稳态易受环境和抗生素影响
研究者通过30例早产儿粪便样本宏基因组和宏蛋白组检测来分析新生儿肠道菌群定植过程中代谢功能的变化[3]。包括人和肠道菌群在内的12568种蛋白在这项工作中被鉴定到。有81个肠道微生物蛋白和59种人类蛋白可以在所有样本中共检出。这些保守蛋白中，肠道微生物蛋白主要与碳代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢相关，而人类蛋白主要与免疫响应和粘膜成熟有关。新生儿肠道微生物群落生态系统不稳定，容易受到环境和抗生素应用的影响。
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该研究中宏蛋白质组学的方法建立在赛默飞质谱平台。作为蛋白质组学的金标准-Orbitrap，赛默飞于今年ASMS发布了两款全新Orbitrap Eclipse™和Orbitrap Exploris™ 480新品，除了仪器性能全面提升外，更拥有完整而且非常独特的定量技术，譬如新品的SureQuant、BoxCar、PTCR、Real-Time Search等，能够有效提升现有蛋白质组学定量的准确性和通量，为蛋白质组学研究提供新思路。
Orbitrap Exploris™
480 质谱仪
Orbitrap Eclipse™
三合一质谱仪
总结
肠道微生物作为新兴的研究热点之一，越来越受到研究者的关注与重视。赛默飞基于完善的产品线提供全面的解决方案，为肠道微生物研究提供全方位助力：无论是蛋白质组学、代谢组学、脂质组学、多组学分析，通过创新技术的不断革新，帮助科研工作者实现属于自己的科研突破。
参考文献：
[1] The fecal metabolome as a functional readout of the gut microbiome[J]. Nature Genetics, 2018, Nature Genetics. Doi: 10.1038/s41588-018-0135-7
[2] Obese Individuals with and without Type 2 Diabetes Show Different Gut Microbial Functional Capacity and Composition. 2019, Cell Host & Microbe. DOI: 10.1016/j.chom.2019.07.004
[3] Genome-resolved metaproteomic characterization of preterm infant gut microbiota development reveals speciesspecific metabolic shifts and variabilities during early life. 2017, Microbiome. Doi: 10.1186/s40168-017-0290-6
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