大连秦楠：宏基因组进入黄金机遇期，期待中

秦楠：宏基因组进入黄金机遇期，期待中国同行紧密合作

昨天热心肠先生分享了马永慧关于生命伦理学的答疑记录，今天发出节前第二茬干货分享，来自于浙江大学医学院的研究员秦楠。

照例有个广告：

有意入群并跟赵立平、马永慧、秦楠等1000多位专业人士探讨的人请加热心肠先生的个人微信号：

加我时请注明单位和职务，我会邀请你进群。

下面是秦楠的分享：

感谢热心肠先生搭建的交流平台，中国微生物组相关的研究人员在各种学术会议之外，可以有更开放更自由也可能更深入的讨论。在热心肠先生发出我在Hi Microbes群的答疑记录后，我很欣喜地看到中科院昆明动物研究所张志刚的文章，对我回答的问题有一些不同解答。

中国同行间的交流，理应如此：各自有不同的出发点，对同一个问题有不同看法；观点可能争锋相对，但也知无不言言无不尽。

感谢张老师在我的答疑抛“砖”后引出来的“玉”，今天对几个问题，我再做一次书面交流。热情希望中国微生物和微生态研究的同行们能开真诚交流之风，让我们共同促进行业的发展。

以下是我的几个补充观点：

宏基因组测序有独特的技术优势

“宏基因组除了烧钱之外，获得的数据信息基本是一次性使用，重点是为了捕捉功能基因信息和相应的微生物组分信息服务，很难有效再利用。”对于这个观点，我们难以苟同，张老师可能对宏基因组技术存在误解。

对于宏基因组与传统的16S测序所反应的不同问题，我们已经在2015年Nature Reply一文中解释过了(Bajaj J S, Betrapally N S, Gillevet P M. Decompensatedcirrhosis and microbiome interpretation[J]. Nature, 2015, 525(7569): E1-E2.;Qin N, Le Chatelier E, Guo J, et al. Qin et al. reply[J]. Nature, 2015,525(7569): E2-E3.)。

调查物种多样的方法确实有很多每种方法都有他自身的优势，目前16S扩增子技术是适用性最好的技术之一，性价比比较好所以也得到了广泛应用。但从技术层面来讲，该技术仍然有很多的不足，主要的弊端有三：

一是16S rDNA基因在基因组中以多拷贝形式存在，对于物种的计数会比较粗略。

二是该技术通过PCR来抓取总DNA中的16S rDNA片段，往往需要用到简并引物，不可避免的存在引物的偏好性和扩增的偏好性。

三是片段长度有限，本身就是一个低分辨度的方案。

只靠16S粗的分辨率，认为某属或更大的分类单元与某种疾病相关是十分不恰当的，一个属中包含大量不同的种或者株，其每个的功能都是不同的。

这一点是宏基因组技术独特的优势。也是CNS上很多成果采用了宏基因组技术的原因之一。另外值得一提的是宏基因组的数据不是一次性使用数据，可以为后来者提供非常好的参考基因集，像人类基因组计划完成的草图数据现在支撑了多少项科学研究的进行？MetaHIT和华大完成的第一篇人肠道基因集的文章已经被引用三千余次，也就证实了这一点(Qin J, Li R, Raes J, et al. A human gutmicrobial gene catalogue established by metagenomic sequencing[J]. nature,2010, 464(7285): 59-65.)。

不能单靠宏基因组
解决所有相关科学问题

我非常认可“不能单靠宏基因组解决所有相关科学问题”这个观点。

深入探讨肠道菌群功能及变化规律必须拓展到宏转录组、宏代谢组、宏蛋白组以及动物实验验证，这点也是大家普遍认可的并且国际上也已经这么做的，例如14年开始的人类微生物计划第二阶段（iHMP,http://hmp2.org），主要通过多组学方法探讨肠道菌群与早产，IBD以及早期糖尿病的关系(TheIntegrative Human Microbiome Project: Dynamic Analysis of Microbiome-Host OmicsProfiles during Periods of Human Health and Disease[J]. Cell host &microbe, 2014, 16(3): 276.)。

体外功能验证特别是小鼠模型对菌群功能深入解析意义重大，相关报道也已经非常多，例如2012年赵立平教授团队发现了肥胖关键肠道细菌阴沟肠杆菌，之后就用小鼠模型作了很好的验证（Fei N,Zhao L. An opportunistic pathogen isolated from the gut of an obese humancauses obesity in germfree mice[J]. The ISME journal, 2013, 7(4): 880-884.）。

另外，PeerBork团队通过比对已知参考细菌基因组研究肠道群落结构的方法是目前宏基因组数据物种研究的主流方法，基本上宏基因组文章用的都是这种分析方法。2015年PeerBork团队个体菌群差异的研究确实很有参考意义，我们之前的研究比较关注群体的差异（疾病与健康），但我们也一样非常关注个体的差异，希望肠道菌群研究今后可用于精准医疗。

总体来说，虽然张对肠道微生物组发展方向没有提出较新的观点，但对目前微生物组不同研究方向作了很好的归纳总结。

肠型这个概念
促进人类认识这个世界

2011年肠型概念首次在Nature杂志上提出，并且当年被Science杂志评为2011年年度重大科技突破事件。这几年来，关于肠型概念以及是否存在肠型，国际学术界一直都有争论，从最早提出肠型概念并且报道有三种肠型(Manimozhiyan A, Jeroen R, Eric P, et al.Enterotypes of the human gut microbiome.[J]. Nature, 2011, 473(7346):174-180)，到提出有四种肠型且相互之间可以转变(Tao D, Schloss P D. Dynamics and associationsof microbial community types across the human body.[J]. Nature, 2014,509(7500):357-360)，再到Cell子刊有文章发表反对肠型，认为肠型并不是离散的三种或四种，而连续变化的，不存在像血型那样稳定的几种(Knights D; Ward TL; McKinlay CE; Miller H;Gonzalez A; McDonald D; Knight R. Rethinking "Enterotypes"[J]. CellHost & Microbe, 2014, 16(4):433437)。

张老师对肠型的认识，更多可能引用这篇文献(Dynamics and associations of microbialcommunity types across the human body)的观点。

对于肠型的最新认识，在第一篇肠型文章作图解释的网站中，已经对肠型的概念有了最新的更新(http://enterotype.embl.de/)。肠型不是像血型那样离散的类型，而是聚集在高维空间里的微生物组的特征（Enterotypes are not discrete types, likeblood types, but rather densely populated regions in a higher dimensional spaceof microbiome features.）。肠型这个问题，很好地展现了人类逐步认识客观事物的一个过程。

我认为，最早Nature上提出肠型并报道有三种肠型，是由于当时数据量有限，随着数据量的上升，人类对这个问题的认识也逐渐更加全面，但我们不能否定第一篇文献对促进人类认识世界的贡献。

首先，在有限的数据量条件下，发现三种肠型的聚集特征是真实的，也是人类第一次知道了人肠道菌群在人群中存在相同的地方、有聚集效应（在某些高维空间上）。其次，这个发现引起了众多科学家的兴趣，推动了这个领域的发展。最后，我希望我国的科学家也能从数据中提出新的概念，发表更多原创性重要成果，推动整个领域的发展。

中国肠道微生物组计划势在必行

“按照5年测算，和精准医学媲美应该是可以的，因为微生物组计划（本身就是人类基因组计划的延续）研究成果转化的潜力极大”。张老师应该是希望微生物组计划成立，并且提出了精准医学媲美的资助愿望，也就证明了目前国内相关部门在微生物组领域砸的钱还不够，还要继续砸钱来做。

上次回答提到的测序仪，仅仅是做宏基因组所需要的第一个环节而已，拿出来举例说明我国和国际领衔国家的差距而已，当然不是否认多学科交叉才能解决微生物组的问题。我们也呼吁在此领域加强合作，中科院、高等院校以及公立医院等大家一起才解决这个问题。

我非常同意我国需要有自己的微生物组计划，建立自己的参考数据库，正如赵立平教授倡议的中华民族人体微生物组研究计划，希望我们大家共同努力推动这个计划尽快出炉。

Nature文章不是我们研究的终点

我们做研究的目的，不是只追求CNS的文章，只是我们做的这个研究，讲的这个故事刚好被Nature编辑及四位审稿人高度认可，就像张的大作被AJG杂志认可一样。发paper不是目的，也不是终点，只是希望把我们的科学发现和全世界的学者们共享，与更多人探讨，例如美国Bajaj团队，从后期沟通中我们互相学到了很多东西。同样，Nature文章阐述的也不是我们这个研究的终点，我们一直在进行后续的研究，包括不同严重程度肝病的研究以及后期动物模型、临床验证等等。

另外，我们的实验在选样时也作了严格控制，一开始我们收的样品有四五百例，最后用于研究的只有100多例，中间因为年龄以及其他因素等排除了很多样品。另外，我要说明的一点是用于16S研究和用于宏基因组的研究样品要求有很大不同，就例如肠粘膜，宿主污染对本文地址：http://ltwc.86106666.com/wb/qbxwy/202007308258.html 转载请注明出处!