权威期刊发布宏基因组测序新法

　　阐明哺乳动物肠道共生微生物基因的功能，具有挑战性，因为许多共生菌在实验室很难培养和遗传操作。最近，来自哈佛-麻省理工卫生科学与技术部（Harvard‐MIT Division of Health Sciences and Technology）、哥伦比亚大学、哈佛大学医学院及附属布里根妇女医院的研究人员，提出了一种平台——Temporal Functional宏基因组测序（TFUMseq），功能性地挖掘基因组中那些有助于体内共生菌健康的基因。延伸阅读：清华教授、美院士高通量宏基因组技术综述。

　　在人类或小鼠肠道中，有数以万亿计的微生物构成了一个复杂的、不断变化的生态系统。由于现代高通量的遗传学筛选技术，我们能够很容易地确定“什么样的微生物组成了这一生态系统”。但是，要确定是什么使得每个微生物能够在种群中立足，还比较困难，尤其对于那些不能培养的细菌而言。存在于人体肠道中的细菌基因有1亿多个，并且只是存在的全部多样性的一部分。所有这些基因是干什么的？它们是微生物生存或维持其种群平衡所需的吗？

　　科学家们发现了这种新技术，可能会让我们进一步了解这些微生物的基因。Temporal FUnctional Metagenonics测序（TFUMseq），可让研究人员将新的基因导入肠道栖息的大肠杆菌中，然后随着时间的推移进行观察，观察是哪个基因使得大肠杆菌有优势。

　　相关研究结果最近发表在权威期刊《Molecular Systems Biology》。本研究的资深作者、哥伦比亚大学的Harris Wang说：“我们认为，了解不同基因的功能，有助于我们理解构成生态系统的选择性力量。我们想知道，到底是哪些遗传决定因素是与环境中的富集有关。”

　　Wang和他的同事首先从完全测序的肠道细菌——拟杆菌Bacteroides thetaiotamicron创建了一个基因片段库，将其克隆到大肠杆菌中。然后研究人员用细菌库接种无菌小鼠。使用粪便样本以确定每个拟杆菌基因在小鼠肠道中的日常流行，他们跟踪了这个生态系统达一个月的时间。

　　在该技术的第一个测试中，科学家发现，少数拟杆菌基因——包括碳水化合物利用基因和一个半乳糖激酶，可帮助含有这些基因的大肠杆菌增加患病率。结果表明，这些基因也给了拟杆菌在肠道中的一个选择性优势。

　　Wang说：“这确实是一个起点，表明我们可以随着时间的推移获得基因富集的信息。使用这一系统的好处是，我们可以不同的方式使用它。”例如，科学家可以从肠道中已有十几种微生物的小鼠开始，而不是无菌小鼠，来探讨预先定义的生态系统如何响应新的、改造了的大肠杆菌的引入。或者，可以使用来自整个肠道微生物群（而不是某个特定微生物）的基因片段，产生一个大肠杆菌库。

　　Wang说：“我认为，这将是一套成长中的工具，可帮助我们更好地剖析微生物功能基因组学的基础。”