人體腸道細(xì)菌的培養(yǎng)組學(xué)研究進(jìn)展

牛尚博, 蔡嘉裕, 韋金濤, 黃嘉偉, 方舒婷, 吳繼國(guó), 張國(guó)霞,*

人體腸道細(xì)菌的培養(yǎng)組學(xué)研究進(jìn)展

牛尚博1, 2, 蔡嘉裕2, 韋金濤2, 黃嘉偉2, 方舒婷2, 吳繼國(guó)2, 張國(guó)霞2,*

1. 南方醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院, 廣州 510080 2. 南方醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生學(xué)系, 廣東省熱帶病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣州 510080

人體微生物組學(xué)研究顯示腸道細(xì)菌與健康關(guān)系極為密切。人體腸道豐富多樣的細(xì)菌構(gòu)成了腸道細(xì)菌組, 是人體微生物組數(shù)量最多的部分。研究腸道細(xì)菌時(shí)使用較多的是宏基因組學(xué)方法, 但技術(shù)本身存在“深度偏差”等缺點(diǎn)亟待解決。腸道細(xì)菌的培養(yǎng)組學(xué)是近年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn), 該方法可以在一定程度上減小宏基因組學(xué)帶來(lái)的誤差, 培養(yǎng)條件的多樣化亦可幫助研究者找到目標(biāo)菌種相對(duì)適宜的生長(zhǎng)條件, 極大提高培養(yǎng)效率等。還綜述了近些年國(guó)內(nèi)外人體腸道細(xì)菌培養(yǎng)組研究的最新進(jìn)展, 分別從人體腸道細(xì)菌的組成特征、腸道細(xì)菌培養(yǎng)組學(xué)的研究成果, 培養(yǎng)組學(xué)的不足等方面進(jìn)行了論述, 探討了腸道細(xì)菌的培養(yǎng)組學(xué)在人體疾病防治領(lǐng)域應(yīng)用的可行性。雖然作為一個(gè)新興的研究思路, 培養(yǎng)組學(xué)還存在很多不夠成熟的方面, 但不可否認(rèn)的是它的發(fā)展前景十分可觀。培養(yǎng)組學(xué)和其他研究方法的互補(bǔ)或許會(huì)成為下一個(gè)研究微生物的突破口。

人體腸道細(xì)菌; 培養(yǎng)組學(xué); 進(jìn)展

0 前言

腸道菌群是人體十分重要的器官, 與人體健康聯(lián)系緊密。腸道細(xì)菌的培養(yǎng)組學(xué)的研究顯得越來(lái)越重要。理由如下有如下4點(diǎn): (1)宏基因組學(xué)等非培養(yǎng)手段, 發(fā)現(xiàn)了大量未培養(yǎng)菌株信息, 未培養(yǎng)菌株約占70%[1]。許多在樣品中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位的種屬, 尚無(wú)已培養(yǎng)的參考菌株; 一些標(biāo)簽序列僅能分類到非常粗糙的分類層級(jí)(例如細(xì)菌界或者某個(gè)門), 提示整個(gè)大的分類單元(例如大量的候選門candidate phylum)在培養(yǎng)菌種庫(kù)中的缺失。這些信息的缺失, 正阻礙著元基因組領(lǐng)域的發(fā)展。(2)這些在培養(yǎng)中大量缺失的分類單元, 急需通過(guò)分離培養(yǎng)代表菌株, 研究其功能, 以推斷在相應(yīng)環(huán)境中菌群的功能; 同時(shí), 通過(guò)測(cè)定分離菌株的基因組信息, 有助于元基因組測(cè)序的序列拼接與注釋, 進(jìn)而促進(jìn)海量測(cè)序信息的準(zhǔn)確解釋。(3)通過(guò)元基因組、微生物組等新技術(shù)發(fā)現(xiàn)特定疾病或環(huán)境中某些菌株的作用, 除了通過(guò)非培養(yǎng)技術(shù)驗(yàn)證外, 常需要通過(guò)分離培養(yǎng)對(duì)應(yīng)的菌株進(jìn)行功能驗(yàn)證, 并進(jìn)一步用于干預(yù)研究。(4)從資源和應(yīng)用微生物角度, 如此大量的未培養(yǎng)菌株, 以及各種在環(huán)境以及人體內(nèi)發(fā)揮重要功能的未培養(yǎng)菌株, 提示著一次新的“微生物獵人”的黃金時(shí)期正在我們的眼前。

腸道培養(yǎng)組學(xué)將此前從未在人體腸道中被分離的菌種成功培養(yǎng), 也發(fā)現(xiàn)了許多適合微生物培養(yǎng)的條件以及新的培養(yǎng)基; 但也存在著工作量大、測(cè)序步驟繁瑣、培養(yǎng)條件過(guò)于苛刻等缺點(diǎn)。本文綜述了近些年國(guó)內(nèi)外人體腸道細(xì)菌培養(yǎng)組研究的最新進(jìn)展, 分別從人體腸道細(xì)菌的組成特征、腸道細(xì)菌培養(yǎng)組學(xué)的研究成果, 培養(yǎng)組學(xué)的不足等方面進(jìn)行了論述。

1 人體腸道細(xì)菌的組成和特征

腸道菌群被公認(rèn)為是人體重要的“微生物器官”, 與免疫、營(yíng)養(yǎng)、代謝等諸多生理功能緊密相關(guān)[2-3], 如分解食物、微調(diào)免疫系統(tǒng)、分泌維生素K等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、“吞”掉食物殘?jiān)?、生物拮抗、促進(jìn)生長(zhǎng)、抗衰老、抑制腫瘤等。

人體消化道菌群研究方面的許多挑戰(zhàn)與胃腸道的微生態(tài)有關(guān), 人類在出生伊始有著無(wú)菌腸道, 但隨著分娩和哺乳, 人體腸道菌群環(huán)境逐漸形成并發(fā)展成熟。對(duì)于自然分娩的嬰兒來(lái)說(shuō), 菌群主要來(lái)源于母親產(chǎn)道, 而剖腹產(chǎn)嬰兒則多來(lái)源于母親皮膚以及環(huán)境中菌群。另外母乳喂養(yǎng)也對(duì)嬰兒腸道菌群的形成有重要影響[4]。很多研究都證明了人體腸道菌群的復(fù)雜程度是難以想象的。而在某些情況下, 腸道菌群與人體內(nèi)環(huán)境的平衡狀態(tài)被打破, 就會(huì)引起菌群失調(diào), 導(dǎo)致疾病的發(fā)生或加重病情。腸道菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生紊亂會(huì)影響宿主的健康甚至引發(fā)疾病, 如消化不良、消化道感染[5], 肥胖癥[6-7], 腫瘤[8-11], 糖尿病(I型和II型)[12], 血栓形成[13]等。

人體消化道提供150—200平方米的表面積用于微生物的定植或短暫占據(jù), 此處的共生微生物多達(dá)1000種[14], 細(xì)菌超過(guò)50種, 其中有10種居住在結(jié)腸[15]。小腸內(nèi)幾乎沒(méi)有細(xì)菌, 而近端結(jié)腸和遠(yuǎn)端結(jié)腸在腸道菌群組成方面差異很大[16]。相比與胃和小腸, 結(jié)腸的菌類數(shù)量和密度更高。而且即使是在同一個(gè)腸段的不同結(jié)構(gòu)層次(如腸壁和黏膜), 菌的種類和數(shù)量也不盡相同[15]。最初估計(jì)成人胃腸道含有1014個(gè)細(xì)菌, 是人體細(xì)胞的10倍[17]。這些菌群分為益生菌、致病菌、中性菌, 作用各不相同。

從分類學(xué)上來(lái)說(shuō), 組成人體腸道菌群的主要有四個(gè)門: 厚壁菌門( Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)。其中厚壁菌門和擬桿菌門占絕大多數(shù)。腸道菌群主要是由厭氧菌、兼性厭氧菌和需氧菌組成, 其中厭氧菌占99%以上。腸道菌群有數(shù)百個(gè)種系, 其中80%仍舊未被成功培養(yǎng)。在腸道中檢測(cè)到的10個(gè)細(xì)菌門中, 厚壁菌, 擬桿菌和放線菌占優(yōu)勢(shì), 其中厚壁菌門是最多的[18]。在基因方面, 腸道菌群大約有3.3萬(wàn)個(gè)非冗余的元基因組參考基因, 這個(gè)數(shù)量約是人類本身基因的150倍[19]。

2 培養(yǎng)組學(xué)的發(fā)展

在傳統(tǒng)的微生物學(xué)研究中, 培養(yǎng)技術(shù)一直是一個(gè)重要的方法。但由于技術(shù)和條件的限制, 絕大多數(shù)的人體微生物無(wú)法人工培養(yǎng)成功, 于是宏基因組學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。宏基因組學(xué)通過(guò)提取一個(gè)生物環(huán)境中的全部微小生物的遺傳物質(zhì), 并進(jìn)行測(cè)序, 然后分離鑒定對(duì)比, 確定微生物的種類和數(shù)量。這種方法的發(fā)展極大地?cái)U(kuò)充了我們已知的人體微生物數(shù)量。但宏基因組學(xué)也存在自身的許多缺陷, 比如宏基因組學(xué)對(duì)低濃度群體(低于105CFU·mL-1)并不敏感, 難以識(shí)別出其可靠的分類學(xué)特征, 這個(gè)問(wèn)題被稱為“深度偏差(depth biases)”。目前有限的培養(yǎng)組學(xué)研究表明, 人類腸道中的微生物多樣性比基于基因組和宏基因組分析的預(yù)測(cè)要寬得多[20]。而且宏基因組學(xué)得到的DNA片段里也有相當(dāng)一部分是難以識(shí)別和歸類的。另外, 高通量測(cè)序的結(jié)果也受到廣泛方法異質(zhì)性, 也就是不同研究者在細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)所使用培養(yǎng)基、提取方法、光譜數(shù)據(jù)庫(kù)、制造商和生物信息學(xué)軟件不同所導(dǎo)致的影響[21]。于是研究者們又把研究思路轉(zhuǎn)向了傳統(tǒng)的研究方法——培養(yǎng)。培養(yǎng)組學(xué)(culturomics)應(yīng)運(yùn)而生。

培養(yǎng)組學(xué)最初是在2012年被提出, 它基于培養(yǎng)條件的多樣化, 盡可能地模仿細(xì)菌所處的自然環(huán)境, 以獲取培養(yǎng)物, 結(jié)合基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜法(MALDI-TOF), 并在必要時(shí)進(jìn)行16S rRNA基因擴(kuò)增和測(cè)序, 以鑒定細(xì)菌菌落。培養(yǎng)組學(xué)被認(rèn)為是宏基因組學(xué)的一個(gè)有效補(bǔ)充, 在Angelakis等人的概念驗(yàn)證研究中, 只有約15%的細(xì)菌物種通過(guò)培養(yǎng)和焦磷酸測(cè)序在所研究的三種糞便樣品中同時(shí)檢測(cè)到。在種屬水平和物種水平都觀察到這種互補(bǔ)性[22]。培養(yǎng)組學(xué)的大體思路是基于傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法, 結(jié)合測(cè)序法對(duì)微生物進(jìn)行鑒定。首先對(duì)樣品進(jìn)行多重條件的培養(yǎng), 對(duì)得到的培養(yǎng)物使用MALDI-TOF和16S rRNA進(jìn)行基因測(cè)序分析, 在分類學(xué)上進(jìn)行相似性的對(duì)比, 從而探索細(xì)菌組成。

3 培養(yǎng)組學(xué)可以用來(lái)挖掘腸道中新的微生物

培養(yǎng)組學(xué)可以用來(lái)鑒定發(fā)現(xiàn)新的菌種。在Abdallah等人進(jìn)行的培養(yǎng)組學(xué)研究中, 有1000多種人類腸道中的細(xì)菌被分離出來(lái)。該1000多種細(xì)菌中, 有247種被證明是由培養(yǎng)組學(xué)新得到的[23]。Hamad等人使用培養(yǎng)組學(xué)的方法, 從14個(gè)糞便樣品中分離出共17800個(gè)真菌菌落, 并鑒定出41種真菌菌種, 其中10種以前未在人類腸道中報(bào)道過(guò)。其團(tuán)隊(duì)認(rèn)為將培養(yǎng)組學(xué)和基于擴(kuò)增子的宏基因組學(xué)方法相結(jié)合可能是分析人類腸道真菌組合物的新策略[24]。Dubourg等人對(duì)來(lái)自用大規(guī)?？股刂委煹幕颊叩乃膫€(gè)糞便樣品進(jìn)行了培養(yǎng)組學(xué)研究, 以評(píng)估其與其他培養(yǎng)依賴性研究相比較其腸道菌群的多樣性。研究者總共測(cè)試了77種培養(yǎng)條件, 產(chǎn)生了32000個(gè)不同的菌落, 確定了190種細(xì)菌種類, 其中9種在該研究之前未從人類腸道分離出來(lái), 有7種在人類腸道細(xì)菌中首次被描述, 并發(fā)現(xiàn)了8種全新的物種。證明了抗生素引起的腸道菌群的改變受多種條件影響, 殘留菌屬并不完全取決于抗生素[25]。

Pfleiderer等人首次在神經(jīng)性厭食癥樣本上進(jìn)行了培養(yǎng)基組學(xué)研究, 測(cè)試了88種培養(yǎng)條件, 產(chǎn)生了12700種不同菌落, 并對(duì)培養(yǎng)結(jié)果進(jìn)行MALDI-TOF鑒定, 對(duì)未鑒定結(jié)果進(jìn)行了16S rRNA的放大擴(kuò)增和測(cè)序。最終在四個(gè)門中鑒定出了133種細(xì)菌種類。其中有19種此前從未從人類腸道中分離出來(lái), 有11種屬于新的細(xì)菌種類。在此, 焦磷酸測(cè)序的結(jié)果只與培養(yǎng)組學(xué)的結(jié)果的17%有重疊, 證明了腸道菌群庫(kù)中有數(shù)量可觀的新細(xì)菌[26]。

益生菌是腸道內(nèi)對(duì)人體健康有促進(jìn)作用的一種菌群。Tidjani等人使用培養(yǎng)組學(xué)和宏基因組學(xué)的方法, 確定了12種或可以作為益生菌的備選細(xì)菌, 這些益生菌可以在健康腸道中與其他菌群共生, 不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì), 而且可以促進(jìn)健康的腸道環(huán)境特征, 恢復(fù)被破壞的腸道菌群多樣性, 此類益生菌可以用來(lái)進(jìn)行腸道菌群移植, 治療急性嚴(yán)重營(yíng)養(yǎng)不良。其中, 宏基因組學(xué)鑒定出的DNA一部分來(lái)自已經(jīng)死亡的生物, 而培養(yǎng)組學(xué)不存在這樣的問(wèn)題, 可以與其形成互補(bǔ), 十分適合此類研究[27]。Seck等人從患有急性營(yíng)養(yǎng)不良的4個(gè)月大尼日利亞患兒取糞便標(biāo)本, 使用培養(yǎng)組學(xué)方法, 發(fā)現(xiàn)了一種新的細(xì)菌物種芽孢桿菌[28]。值得一提的是, Lagier等人從不同的三種糞便樣本中得到了174種新的細(xì)菌物種, 這些物種此前從未在人類腸道微生物群中報(bào)道過(guò)[20]。

在腸道微生物的研究中, 與肥胖相關(guān)的腸道微生物群的變化性質(zhì)是一個(gè)爭(zhēng)議的主題, 目前宏基因組學(xué)方法的一個(gè)缺點(diǎn)是不同研究方法之間存在較大的差異。由于小腸微生物的濃度相比于結(jié)直腸來(lái)說(shuō)要更低, 難以通過(guò)測(cè)試糞便樣品來(lái)評(píng)估其變異, 因此放大了宏基因組學(xué)的缺點(diǎn)。Angelakis等人使用宏基因組學(xué)和培養(yǎng)依賴性研究方法分析肥胖患者的小腸和糞便標(biāo)本, 并認(rèn)為小腸標(biāo)本在研究與肥胖有關(guān)的腸道微生物組成時(shí)是比糞便標(biāo)本更合適的樣本[22]。以上研究成果都是使用培養(yǎng)組學(xué)或培養(yǎng)依賴性方法發(fā)現(xiàn)新菌種的實(shí)例。

近來(lái)Jacquemond等人使用了培養(yǎng)組學(xué)和DNA宏條形碼分析, 研究了健康女性和患有月經(jīng)中毒休克綜合征(mTSS)的女性陰道微生物的群落組成與月經(jīng)時(shí)使用的衛(wèi)生棉條上定植的金黃色葡萄球菌之間的關(guān)系。研究者們發(fā)現(xiàn)在40%的健康女性與100%的患病女性月經(jīng)液中檢測(cè)到金黃色葡萄球菌。另外, 研究者們使用標(biāo)準(zhǔn)生色培養(yǎng)基(normative chromo-genic media)培養(yǎng)提取的月經(jīng)液, 在108個(gè)月經(jīng)液樣品中的82個(gè)中檢測(cè)到菌落。共鑒定出51屬和96種不同的物種。并發(fā)現(xiàn)衛(wèi)生棉條使用持續(xù)時(shí)間對(duì)陰道可培養(yǎng)微生物群的組成顯示出顯著影響。培養(yǎng)組學(xué)數(shù)據(jù)的類間分析(between-class analysis, BCA)表明陰道微生物群的組成根據(jù)金黃色葡萄球菌的存在而不同[29]。該實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了此前Lagier等人提出的, 在復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)如腸道微生物群中, 與培養(yǎng)無(wú)關(guān)的技術(shù)無(wú)法檢測(cè)到<106個(gè)·mL-1的細(xì)菌[20]。

4 培養(yǎng)組學(xué)發(fā)現(xiàn)了多樣化的培養(yǎng)條件和營(yíng)養(yǎng)成分

Rettedal等人以區(qū)分細(xì)菌表型分類作為培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn), 并對(duì)培養(yǎng)結(jié)果進(jìn)行高通量測(cè)序, 證明了這種方法可以培養(yǎng)出良好的人體腸道細(xì)菌, 而且這些細(xì)菌難以使用非培養(yǎng)方法與其表型建立聯(lián)系。這些研究已經(jīng)確定了一些可以幫助提高腸道細(xì)菌提取率的因素, 優(yōu)化的培養(yǎng)程序允許通過(guò)將選擇性培養(yǎng)條件與系統(tǒng)發(fā)育標(biāo)簽測(cè)序直接偶聯(lián)來(lái)進(jìn)行表型的多重作圖。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在得到培養(yǎng)結(jié)果的同時(shí)就可以提供相關(guān)的表型信息。例如, 他們通過(guò)使用特定的抗生素來(lái)限制培養(yǎng)物中可以被提取出的細(xì)菌種類, 在這種抗生素選擇壓力培養(yǎng)基得到的結(jié)果中, 他們發(fā)現(xiàn)擬桿菌門(Bacteroidetes)的細(xì)菌有一部分與泛耐受表型相關(guān), 這體現(xiàn)了擬桿菌作為抗生素抗性庫(kù)的潛力[30]。該方法還有可能用于鑒定底物特異性利用表型以及其他耐受表型。

在培養(yǎng)基優(yōu)化的方面, 由于研究菌種的不同, 優(yōu)化的方向也不盡相同, 很難找到一個(gè)簡(jiǎn)化方案的“金標(biāo)準(zhǔn)”。培養(yǎng)組學(xué)的出發(fā)點(diǎn)就是將不同培養(yǎng)條件進(jìn)行組合, 得到盡可能多的培養(yǎng)結(jié)果, 從而從中發(fā)現(xiàn)新的菌種。根據(jù)研究目標(biāo)的不同特點(diǎn)對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行個(gè)性化優(yōu)化是至關(guān)重要的一步。Ghodbane等人就通過(guò)優(yōu)化培養(yǎng)基, 控制培養(yǎng)條件, 成功地將結(jié)核分枝桿菌所需的培育時(shí)間大大縮短。并且培養(yǎng)結(jié)果經(jīng)過(guò)了MALDI-TOF鑒定[31]。

在Lagier等人的研究中, 使用了212種不同的培養(yǎng)條件, 但培養(yǎng)出來(lái)的全部物種可以僅在其中70種培養(yǎng)條件下完全生長(zhǎng), 73%的物種僅使用其中的20種培養(yǎng)條件即可得到。這或許提示了有一些培養(yǎng)條件是許多細(xì)菌培養(yǎng)的共同所需的, 在今后培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)上或可借鑒[20]。

5 培養(yǎng)組學(xué)的不足與發(fā)展前景

培養(yǎng)組學(xué)作為一個(gè)新興的菌群研究方法, 依然存在一些不足。首先, 培養(yǎng)組學(xué)方法可以得到大量菌種, 均需要進(jìn)行分離鑒定, 其中不乏依靠高通量測(cè)序方法難以檢測(cè)出的少數(shù)菌種, 因此培養(yǎng)組學(xué)面對(duì)的困難之一就是細(xì)菌鑒定的效率低, 成本高。但隨著MALDI-TOF的發(fā)展和應(yīng)用, 這個(gè)問(wèn)題正在解決當(dāng)中。相對(duì)于目前被認(rèn)為是金標(biāo)準(zhǔn)的高通量測(cè)序技術(shù), 質(zhì)譜法分離鑒定過(guò)程的時(shí)間和金錢成本都大大降低了[20, 32]。MALDI-TOF并不是一種真正的分型方法, 而是根據(jù)微生物不同的表型特征使分離菌聚集, 從而起到鑒別分型的作用, 將分離物與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)鑒定, 相似度<98.7%的即可被認(rèn)為是新物種。其在鑒定細(xì)菌、真菌, 預(yù)測(cè)抗生素的耐藥性, 微生物分類方面都有良好的表現(xiàn)。Gregory等人認(rèn)為MALDI-TOF將成為臨床微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的常規(guī)鑒定方法, 是完善培養(yǎng)組學(xué)技術(shù)的關(guān)鍵元素, 可以使培養(yǎng)組學(xué)技術(shù)更好地與宏基因組學(xué)測(cè)序技術(shù)形成互補(bǔ)[21]。

很多科學(xué)家面對(duì)的另一個(gè)困難是, 大多數(shù)的細(xì)菌不會(huì)在經(jīng)典的培養(yǎng)基上生長(zhǎng), 這些最初的研究使用延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間和嚴(yán)格控制厭氧條件, 設(shè)計(jì)擴(kuò)散室(diffusion chamber)[33-34]等方法來(lái)模擬這些在傳統(tǒng)意義上無(wú)法培養(yǎng)的菌種在自然環(huán)境中的生長(zhǎng)條件[35]。而且, 盡管培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)取得了一些進(jìn)展, 但目前人們依然普遍認(rèn)為, 人類腸道微生物群的培養(yǎng)依賴于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室無(wú)法輕易實(shí)施的復(fù)雜技術(shù)和精密條件, 所以簡(jiǎn)化培養(yǎng)程序, 繼續(xù)發(fā)展新的培養(yǎng)技術(shù)可以作為改善培養(yǎng)組學(xué)方法的一個(gè)突破口。

6 結(jié)論與展望

在人類腸道菌群的研究中, 培養(yǎng)組學(xué)為宏基因組學(xué)提供了有效的互補(bǔ), 開拓了人體微生物研究的新思路, 發(fā)展至今短短幾年中已經(jīng)被應(yīng)用于很多方面的研究, 亦有很多新菌種通過(guò)培養(yǎng)組學(xué)方法被發(fā)現(xiàn), 因此培養(yǎng)組學(xué)具有很大的發(fā)展?jié)摿?。但由于培養(yǎng)組學(xué)是一個(gè)相對(duì)較新的研究策略, 仍有一些問(wèn)題亟待解決。在這些發(fā)展方向里, 對(duì)于培養(yǎng)基的重新設(shè)計(jì)、培養(yǎng)條件的優(yōu)化應(yīng)當(dāng)被給予重視, 這也是培養(yǎng)組學(xué)的核心部分。

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Research progress in human gut bacteria culturomics

NIU Shangbo1,2, CAI Jiayu2, WEI Jintao2, HUANG Jiawei2, FANG Shuting2, WU Jiguo2, ZHANG Guoxia2,*

1. The First Clinical Medical Collage, Southern Medical University, Guangzhou 510080, China 2. Department of Environmental Health, Guangdong Provincial Key Laboratory of Tropical Disease Research, School of Public Health, Southern Medical University, Guangzhou 510080, China

Human microbiota studies have shown that humans intestinal bacteria are closely related to human health. A variety of bacteria in human intestine constitute enterobacterium, which is the largest part of the human microbiome. Metagenomics, an universal technology (or method) for intestinal microbiome study, has ‘depth biases’ and other disadvantages, which promotes the development of human intestinal microbial culturomics. The human gut bacteria culturomics is a research hotspot among these years, which can help researchers reduce the biases of metagenomics in some cases. The diversity of cultural conditions could also help us to find which is the relatively suitable one, and promote the efficiency. We reviewed the newly reported progresses in human gut bacteria including the characteristics of the composition of human intestinal bacteria, the study consequences of the intestinal culturomics, and the shortages of this skill. We also discussed the feasibility of the application of intestinal bacteria culture group in disease prevention and treatment. Although as an emerging research idea, there are still many immature aspects in culturomics. It can not be denied that its development prospects are very impressive. The complementarity between culturomics and other research methods may be the next breakthrough in microbes researching.

human intestinal bacteria; culturomic; progress

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.02.027

Q939.1

A

1008-8873(2020)02-227-06

2018-11-21;

2019-01-11

國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(31500076)

牛尚博(1996—), 男, 河北邢臺(tái)人, 臨床醫(yī)學(xué)八年制學(xué)生, 主要從事腸道培養(yǎng)組學(xué)研究, E-mail:nsbetter@qq.com

張國(guó)霞, 女, 博士, 南方醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院副研究員, 碩士生導(dǎo)師, 主要從事腸道微生物培養(yǎng)組學(xué)和大氣生物氣溶膠微生態(tài)研究E-mail: guoxiazhang@126.com

牛尚博, 蔡嘉裕, 韋金濤, 等. 人體腸道細(xì)菌的培養(yǎng)組學(xué)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(2): 227–232.

NIU Shangbo, CAI Jiayu, WEI Jintao, et al. Research progress in human gut bacteria culturomics[J]. Ecological Science, 2020, 39(2): 227–232.