微生物组+代谢组 | 肠道菌群研究方案设计快速入门

肠道菌群是近年来科研界最火热的研究领域之一，它与消化道的健康状态和一些生理功能密切相关，影响神经系统及免疫系统的发育，甚至有学说认为它能影响人类认知并操纵人类行为。

步入“组学”时代以来，越来越多的学者将代谢组与微生物组进行关联研究，从多维的角度进一步解析肠道菌群的功能，分析并挖掘肠道菌群与宿主表型间存在的作用机制。

图1 内在因素和外界因素通过肠道菌群影响宿主

01

肠道菌群研究方向

生物标志物研究

生理病理机制研究

药理药效研究

营养、运动与健康

02

研究思路

图2 微生物组+代谢组研究思路

03

常用技术及方案设计

A

微生物组研究

16S扩增子测序：针对16S全长或可变区进行检测，方法简单、经济。目的是获得微生物的种群结构信息，通过结果可以对基因功能作出一定预测。可用于微生物的群落结构分析、多样性分析、物种差异分析等。

宏基因组测序：获取样本中所有微生物的遗传物质信息，成本相对较高、但测序程度更深。可直接获得微生物的物种、基因和功能信息。用于微生物的群落结构分析、多样性分析、物种差异分析、基因及其功能分析、构建微生物基因集等。

B

代谢组研究

非靶向代谢组：对样本中的代谢物进行无偏向性地检测。在进行研究设计时没有先期研究基础及偏向性、或者样本中没有特定目标代谢物时可选择非靶向代谢组进行代谢物研究。

脂质组：研究样本中的脂质组成与肠道菌群间的关系。

HM350代谢组：可同时靶向检测350多个代谢物，包含220多个肠道菌群相关代谢物，适合涉及多种类别的肠道代谢物的研究。

常规靶向代谢组（短链脂肪酸检测、胆汁酸检测、氧化三甲胺类检测、神经递质检测、氨基酸检测、维生素检测等）：若已经有了相关的研究基础，或已知菌群代谢物特征时，可直接选择靶向代谢组学的方式对目标代谢物进行检测分析。

C

华大基因开发了成熟的代谢组与微生物组关联分析流程，可迅速关联数千种代谢物与微生物，全面解析数据之间的逻辑性，快速找到导致不同样本组表型差异的关键代谢通路、微生物与代谢物。

代谢组+16S关联分析：三大模块——分别从代谢物整体表达、代谢通路及差异代谢物三个层面关联微生物，层层递进，既对代谢物与微生物之间的关联性进行初步探索性分析，又可在确定相关性和组间差异后，进行生物标志物筛选。

代谢组+宏基因组关联分析：依据特征数据的不同将分析流程分为三大模块——定量关联、功能关联及表型关联模块，分别从表达量、功能及与表型的相关程度对两组学数据进行全面解读，找到微生物、代谢物与表型之间的相关性。

多组学关联分析典型结果展示：

04

样本选择建议

进行关联分析的项目，两组学的样本需要一一对应，即两组学使用的样本需要取自同一个生物个体，并且同一时段取样。

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