《Nature Methods》新工具：追溯肠道细菌起源

由加州大学洛杉矶分校领导的研究小组开发出了一种更快、更准确的方法来确定寄宿在人类体内的细菌来自何处。从广义上讲，这个工具能推断出任何微生物群的起源。

　　

新工具被命名为“FEAST”（https://github.com/cozygene/FEAST），可以在短短几个小时内分析过去需要在几天或几周才能处理完的大量遗传信息。该软件可用于医疗保健、公共卫生、环境研究和农业，研究结果发表在《Nature Methods》。

一个微生物群通常包含成百上千种微生物。微生物群随处可见，从人类的消化道到为我们提供水源的湖泊和河流。组成这些群落的微生物可以来自周围的环境，包括食物。

了解这些生物体来自何处以及如何形成群落，可以让科学家更详细地了未知的解影响人类健康的生态过程。研究人员开发这个项目，为医生和科学家提供了一个更有效的工具来研究这些现象。

追源程序可以给出来自其他地方的微生物群的百分比。这在概念上与人口普查相似，人口普查揭示移民人口来自哪些国家，以及每个群体占总人口的百分比。

例如，对厨房柜台样本使用追源工具可以指示样本中有多少来自人类，有多少来自食物，具体是哪种类型的食物。

有了这些信息，医生就可以通过简单分析微生物群来区分健康人和患有某种疾病的人。科学家可以使用这个工具来检测水资源或食物供应链中的污染。

该研究的主要研究人员Eran Halperin说：“微生物组与人体生理和健康的许多方面有联系，但是现阶段仍处于研究早期，我们正在了解许多物种动态网络的临床意义，以及它们如何相互作用。”

Halperin补充说：“微生物组数据空前扩大，这迅速增加了我们对微生物生命的不同功能和分布的认识。然而，如此庞大和复杂的数据集带来了统计和计算上的挑战。”

研究人员说，与其他追源工具相比，FEAST的速度快了300倍，而且非常准确。

此外，目前的工具只能分析较小的数据集，或者只针对被认为是有害污染物的特定微生物。研究人员说，新工具可以处理更大的数据集，并提供更完整的微生物图片，以及这些微生物来自何处。

研究人员通过对比先前发表的数据集，证实了FEAST的可行性。

例如，他们使用这个工具来确定厨房柜台上微生物的类型，与以前分析相同数据集的工具相比，它提供了更多的细节。

他们还使用这个工具来比较剖宫产婴儿的肠道微生物群和阴道产婴儿的肠道微生物群。

加州大学洛杉矶分校计算机科学研究生、该研究的第一作者Liat Shenhav说：“我希望科学家们能利用FEAST来诊断与细菌有关的健康状况。例如，如果一种特定的癌症具有某种微生物特征，那么FEAST可能会被用于早期诊断。”

免费索取蛋白组学详细技术资料

原文检索：FEAST: fast expectation-maximization for microbial source tracking

（生物通：伍松）