?微生物組測序（主要指擴增子測序與宏基因組測序）可提供微生物組成、基因功能和豐度信息，而代謝組學是研究生物體中代謝產物變化的科學。生物科學研究過程復雜，單—組學往往無法全面的解決生物學問題，多組學就顯得尤為重要。近年來，隨著微生物組學研究的不斷發展和持續火熱，越來越多的研究者開始將微生物組學和代謝組學聯合起來，從物種、基因以及代謝產物等水平共同解釋科學問題，更好地理解疾病過程及機體內物質的代謝途徑，還有助于發現疾病的生物標記以更進—步應用千臨床輔助診斷。

小編先在PubMed網站搜索了一下微生物組和代謝在2011-2020年的發文情況。以微生物組和代謝組為關鍵詞搜索文獻數量信息。從數據中我們可以看到，微生物和代謝相關文章在逐年增加，47.3%的微生物發表文獻中都包含代謝組，微生物組+代謝組研究已逐漸成為微生物研究中的重要多組學研究思路。

Search query: （microbiome OR microbiota）AND（metabolism OR metabolome）

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/

下面給大家帶來3篇高分案例解讀，期望能給大家提供發文思路。

文獻一：多組學分析表明羔羊胎兒腸道中存在微生物組

題目：Multiomics analysis reveals the presence of a microbiome in the gut of fetal lambs

發表時間：2021年2月

發表期刊：Gut IF：23.059

材料和方法：羊盲腸內容物和臍血樣本，宏基因組，宏轉錄組，代謝組

主要結果：微生物暴露對新生兒和嬰兒的發育、生長和免疫功能有重要影響。然而，出生前胎兒腸道中是否存在微生物群仍存在爭議。在這項研究中，研究者使用無菌子宮切除分娩的羔羊作為動物模型，利用多組學方法研究產前腸道中微生物群的存在。使用宏基因組和宏轉錄測序對盲腸內容物樣本進行研究，使用代謝組學研究盲腸內容物和臍血樣本。結果表明，在產前胎兒腸道中檢測到一種低多樣性、低生物量的微生物群，大腸桿菌是產前胎兒腸道中含量最豐富的菌種。通過代謝組學檢測到多種微生物代謝物，包括短鏈脂肪酸、脫氧野尻霉素、絲裂霉素和妥布霉素，進一步表明存在代謝活性的菌群。此外，在胎兒腸道中檢測到噬菌體 phiX174和Orf病毒以及抗生素耐藥基因，表明攜帶抗生素耐藥基因的噬菌體、病毒和細菌可在妊娠期從母體傳播給胎兒。該研究為產前腸道內含有微生物菌群，胎兒腸道微生物定植始于子宮提供了有力的證據。

圖1. 盲腸微生物組與盲腸內容物代謝產物相關性分析

文獻二：慢性阻塞性肺疾病患者疾病相關腸道微生物組和代謝組的變化

文章標題：Disease-associated gut microbiome and metabolome changes in patients with chronic obstructive pulmonary disease
發表期刊：Nature Communications
發表期刊：2020年11月 IF：14.919
材料和方法：糞便，16S rRNA基因測序，宏基因組測序，代謝組

主要結果：慢性阻塞性肺疾病(COPD)是全球第三常見的死亡原因，表現為一種持續炎癥性肺部疾病，沒有根治方法。肺部微生物群促進了COPD的發展，但腸道微生物群的功能仍不清楚。在該研究中，研究者比較了COPD患者和健康對照組的糞便微生物組和代謝組，發現146種細菌在兩組之間存在差異。運用非靶向代謝組學鑒定出COPD的特征包括46%的脂質、20%的異型生物質和20%的氨基酸相關代謝物，通過相關性分析，構建了Streptococcus parasanguinis_B與COPD疾病相關代謝產物之間的相關網絡，COPD患者的糞便微生物組和代謝組與健康人不同，可能有助于尋找COPD的生物標志物。

圖2 糞便微生物群和代謝物的聯合分析鑒定COPD相關網絡

文獻三：食用油炸肉與腸道菌群和糞便代謝物的關系及其對葡萄糖穩態、腸道內毒素水平和系統性炎癥的影響

文章標題：The Association of Fried Meat Consumption With the Gut Microbiota and Fecal Metabolites and Its Impact on Glucose Homoeostasis, Intestinal Endotoxin Levels, and Systemic Inflammation: A Randomized Controlled-Feeding Trial

發表期刊：Diabetes Care IF：19.112

發表時間：2021年7月

方法：糞便16S rRNA測序；代謝組，血清指標測定

主要結果：該文章研究油炸肉類攝入對腸道菌群和糞便共代謝的影響，以及這些影響是否影響宿主葡萄糖穩態、腸道內毒素水平和全身炎癥。將117名超重成年人隨機分為兩組。59名參與者每周吃4次油炸肉，58名參與者被限制吃油炸肉，同時保持食物組和營養成分不變，為期4周。對腸道菌群進行16S rRNA測序分析。測定血糖和胰島素濃度、糞便微生物群-宿主共代謝水平、腸道內毒素和炎癥血清生物標志物水平。食用油炸肉組IGI值低于對照組，但胰島素、脂多糖、腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-10和白細胞介素-1β水平顯著高于對照組(P<0.0 5)。油炸肉類的攝入損害了葡萄糖的穩態，并通過影響腸道菌群和微生物-宿主共代謝，增加了腸道內毒素水平和全身炎癥反應。

圖3.腸道菌群、共代謝物和葡萄糖穩態、腸道健康和炎癥的生物標志物之間的相關性分析。

基于以上三篇文章我們可以發現，微生物組+代謝組能夠更為全面的解析相關生物學問題，單一的組學技術往往只能得到較為有限的信息，運用多組學技術的到各部分數據后，進行關聯分析，深入探究疾病發展機理，微生物與動植物互作機制等（如下圖所示）。

代謝組+微生物組聯合研究思路

百邁客可提供微生物組+代謝組聯合分析一站式服務

百邁客分析示例（微生物組、代謝組）

相關性網絡示例圖

差異代謝物與差異功能基因KEGG通路分析示例圖

代謝物和功能基因協慣量分析結果示例圖

差異代謝物和差異功能基因的豐度相關性示例熱圖

產品服務

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百邁客在微生物組領域深耕多年，不完全統計，合作文章共500 篇，累計影響因子：2000+。5分以上共100 余篇。文章分別見刊千《Cell Host & Microbe》、《Water Research》、《Journal of Hazardous Materials》、《Environmental science & Technology》、《Bioresource Technology》等界內高水平雜志。百邁客微生物事業部成立以來，全國多家科研院校與我公司合作進行高通量測序技術服務，具有豐富的項目經驗， 包含土壤、水體、空氣、污泥、糞便、腸道、工業發酵液、生物膜、拭子、口腔、皮膚、昆蟲、動植物內生菌等環境樣本。

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參考文獻：

1.Bi Y, Tu Y, Zhang N, et al. Multiomics analysis reveals the presence of a microbiome in the gut of fetal lambs[J]. Gut, 2021, 70(5): 853-864. doi:10.1136/gutjnl-2020-320951

2.Bowerman K L, Rehman S F, Vaughan A, et al. Disease-associated gut microbiome and metabolome changes in patients with chronic obstructive pulmonary disease[J]. Nature communications, 2020, 11(1): 1-15.

3.Gao J, Guo X, Wei W, et al. The association of fried meat consumption with the gut microbiota and fecal metabolites and its impact on glucose homoeostasis, intestinal endotoxin levels, and systemic inflammation: a randomized controlled-feeding trial[J]. Diabetes Care, 2021, 44(9): 1970-1979.https://doi.org/10.2337/dc21-0099