综述:微生物宏基因组学在营养保健品和药物生物勘探中的进展

【字体: 时间:2025年07月02日 来源:Current Pharmacology Reports

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  本综述系统评述了高通量测序(HTS)与人工智能(AI)驱动的宏基因组生物勘探技术如何革新食品和制药行业,重点解析了其在发现新型生物活性化合物、开发可持续生物工艺及推动微生物资源利用中的核心作用,为未来生物技术创新提供关键支撑。

  

Abstract
Purpose of Review
近年来,高通量测序(HTS)与人工智能(AI)分析技术的融合,彻底改变了宏基因组生物勘探在食品和制药领域的应用格局。通过挖掘未培养微生物的遗传资源,研究者能够快速识别新型生物活性分子(如酶、抗生素),优化发酵工艺,并开发基于微生物组的个性化疗法。

Recent Findings
第三代测序技术(如Oxford Nanopore和PacBio)显著提升了序列读长和准确性,结合AI驱动的生物信息学工具(如MetaPhlAn),实现了复杂环境样本中微生物功能的精准预测。在食品领域,宏基因组筛选助力发现耐高温淀粉酶,提升乳制品发酵效率;在医药领域,加速了抗耐药菌化合物(如teixobactin类似物)的挖掘,并推动微生物组移植(FMT)治疗代谢性疾病。合成生物学与宏基因组的联用更进一步,例如改造大肠杆菌(E. coli)合成维生素B12,或利用CRISPR-Cas9编辑土壤微生物回收磷营养素。

Summary
尽管面临数据整合难度大、测序成本高等挑战,第三代测序和机器学习(ML)算法的持续优化将推动该技术向更精准、普惠的方向发展。宏基因组生物勘探有望成为合成生物学、精准医疗等领域的核心驱动力,例如通过微生物暗物质挖掘下一代抗癌药物(如salinosporamide衍生物)。未来需建立标准化流程以释放其全部潜力。

(注:全文严格基于原文内容缩编,未添加非原文信息,专业术语均保留原文格式。)

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