胡 政 周 茜 张蒙蒙 肖敏凤

1(中国科学院深圳先进技术研究院 合成生物学研究所 中国科学院定量工程生物学重点实验室 深圳 518055)

2(中国科学院大学 北京 100049)

3(深圳华大生命科学研究院 深圳 518083)

4(深圳市未知病原体应急检测重点实验室 深圳 518083)

1 引 言

人类肠道微生物群落由大量复杂的微生物组成，受到宿主的出生方式、生活方式和遗传等因素影响[1-4]。肠道微生物群落在机体免疫[5]、肠道内分泌[6]、药物作用和代谢[7]、宿主疾病(如炎症性肠炎[8-9]、肿瘤[10-13]、自闭症[14]、肥胖[1,15-16]和糖尿病[17-19])等方面都具有重要作用，是疾病治疗的理想靶点。然而，肠道菌群的种类及数量繁多且绝大多数肠道微生物都不能在体外培养，因此肠道微生物组在治疗中的研究及应用仍不成熟。尽管粪菌移植(Fecal Microbiota Transplantation，FMT)已经成为一种恢复正常肠道微生物群落结构的方法，但近年来的一些临床研究表明， FMT存在细菌播散感染的风险[20-21]。因此，需要采用更加可控的方式进行肠道微生物群落的调控。

目前已经通过基因组测序平台对肠道微生物群落进行了大量研究，但微生物表型及其在微生物群落中的作用尚不能完全通过测序数据进行准确预测。例如，2018 年的一项研究表明，仅基于基因组学和生长需求的文献信息，75% 肠道细菌种类代谢模型未能预测同一细菌种类在不同培养基中的生长情况[22]。近年来，培养组学的迅速发展使得可培养肠道微生物种类显著增加，然而这也仅仅占肠道微生物种类中极小的一部分[23]。……