编辑推荐：
人体肠道菌群复杂多样，现有研究方法存在局限。研究人员对比经验性菌落挑选（ECP）、培养富集宏基因组测序（CEMS）和非培养宏基因组测序（CIMS）分析粪便微生物。结果表明 CEMS 能补充 CIMS，还可预测细菌生长的最佳培养基。该研究为肠道菌群研究提供新思路。
在人体健康与疾病的研究领域中，肠道菌群就像一个神秘的 “小宇宙”，吸引着众多科研人员不断探索。肠道菌群复杂多样，对人体健康起着至关重要的作用，与消化、免疫调节、代谢等多种生理过程密切相关。然而，由于肠道环境的特殊性，深入研究肠道菌群面临诸多挑战。
传统的微生物培养方法，就像是在黑暗中摸索，只能捕捉到肠道微生物中的一小部分，大量的微生物因难以在常规培养条件下生长而被遗漏。而新兴的非培养测序技术，虽然能够快速获得大量微生物信息，但也存在不少问题。比如，测序得到的许多序列在现有数据库中无法匹配，如同茫茫大海中的孤舟，找不到归属；而且这种方法无法区分微生物是存活还是死亡，得到的信息存在局限性。此外，单纯依靠分子层面的研究，难以明确特定细菌在健康和疾病状态下的具体作用。
为了突破这些困境，进一步揭示肠道菌群的奥秘，来自山西师范大学食品科学学院、内蒙古农业大学食品科学与工程学院等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将研究成果发表在《BMC Microbiology》上，为肠道菌群研究领域带来了新的曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先，采集了来自内蒙古呼伦贝尔市鄂温克旗西苏木巴彦胡硕嘎查一位健康蒙古族儿童的粪便样本。随后，利用 12 种培养基（包括多种商业及改良培养基）在有氧和无氧条件下对样本进行培养。在此基础上，结合经验性菌落挑选（ECP）、培养富集宏基因组测序（CEMS）和非培养宏基因组测序（CIMS）三种方法，对样本中的微生物进行分析。同时，运用多种生物信息学工具，如 HUMANN2、MetaPhlAn2 等进行微生物组成和功能注释，以及通过构建系统发育树来确定微生物的分类地位。
下面来详细看看研究结果：
- ECP 方法的微生物组成分析：研究人员通过 ECP 方法共分离出 105 株纯菌株，最终确定为 101 株单菌株，其中 11 株疑似为新菌株。在厌氧条件下分离出 57 株，鉴定出 16 种；有氧条件下分离出 44 株，鉴定出 16 种。并且发现从粪便中分离出的厌氧菌数量多于需氧菌，部分菌株能在多种培养基中分离得到。
- CEMS 和 CIMS 方法的微生物组成分析：CEMS 检测出的优势菌门为厚壁菌门（Firmicutes，73.59%）、变形菌门（Proteobacteria，24.65%）和放线菌门（Actinobacteria，1.72%）；CIMS 检测出的优势菌门为拟杆菌门（Bacteroidetes，64.41%）、厚壁菌门（30.47%）、放线菌门（3.43%）和变形菌门（1.44%），这表明大多数不可培养的细菌属于拟杆菌门。在属和种水平上，两种方法检测出的优势菌也存在明显差异，同时 CEMS 在检测肠道菌群中低丰度细菌方面具有优势。
- ECP、CEMS 和 CIMS 鉴定物种数量的比较：ECP 鉴定出的细菌种类大部分包含在 CEMS 结果中，但数量远少于 CEMS。CEMS 和 CIMS 鉴定出的共同物种较少，二者结合可大大提高肠道微生物的鉴定能力。综合三种方法，共鉴定出 203 种细菌，其中 ECP 鉴定出 32 种，CEMS 鉴定出 109 种，CIMS 鉴定出 127 种。
- CEMS 和 CIMS 鉴定的微生物群落组成和功能分析：通过主坐标分析（PCoA）发现，大多数培养基分离出的微生物群落与 CIMS 鉴定的存在明显差异，但功能相似。在代谢途径和碳水化合物活性酶（CAZymes）分析中，不同培养基富集的细菌功能存在显著差异，CIMS 鉴定的细菌在多糖裂解酶（PLs）方面富集。
- CEMS 鉴定的菌株在不同培养基上的 GRiD 值分析：研究人员分析了 CEMS 鉴定的菌株在不同培养基上的生长速率指数（GRiD）值，筛选出部分生长活跃的菌株，发现不同细菌在不同培养基上的生长情况不同，如产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）在 12 种培养基上 GRiD 值均大于 1，乳酸菌（Lactobacillus）在 GLB、RG 和 PGAM 培养基上生长良好，双歧杆菌（Bifidobacterium）在 MRS-L、PYA 和 PYG 培养基上生长较好。
研究结论和讨论部分具有重要意义。该研究表明，CEMS 方法有助于非培养测序技术捕获更多的肠道微生物多样性，恢复一些肠道中的低丰度细菌物种。这不仅为设计培养新微生物的培养基提供了依据，还能用于针对性地筛选菌株，对研究细菌群体的功能特征具有重要意义，有助于深入了解宿主 - 细菌以及细菌之间相互作用中的生物学活性，为健康和疾病状态下的肠道菌群研究提供了新的视角和方法。同时，研究也指出不同方法在肠道菌群研究中的优势与局限，强调了多种方法结合的重要性，为后续相关研究提供了参考方向。然而，该研究也存在一定的局限性，如样本量较小，未来需要更大规模的研究来进一步验证这些发现。但不可否认的是，这项研究为肠道菌群研究领域开辟了新的道路，让我们朝着揭开肠道菌群神秘面纱的目标又迈进了一步。
