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宏基因组测序，是对特定环境（或者特定生境）样品中的微生物群体基因组，进行序列的测定，以分析微生物群体基因组成及功能，解读微生物群体的多样性与丰度，探求微生物与环境，微生物与宿主之间的关系，发掘和研究新的、具有特定功能的基因。宏基因组测序研究避开了微生物分离培养的过程，扩展了微生物资源的利用空间，为研究微生物相互作用提供了有效工具。

人体微生物作为人类的第二套基因组，与人类的健康和疾病有着紧密的联系。

通过宏基因组测序的方法，将人肠道微生物与肥胖，慢性腹泻，肠炎，肠癌，糖尿病等疾病进行关联分析，可以揭示疾病与健康个体间的微生物差异；寻找疾病相关联的微生物以及疾病关联的基因；并且通过监测肠道微生物的变化，为疾病的预防起着预警作用。

一、实验流程：

二、应用领域：

宏基因组测序可以对诸多肠道疾病进行测序研究，包括：

♦ 解析微生物与宿主之间的互作关系

♦ 筛选疾病关联的微生物

♦ 鉴定疾病关联的微生物基因及其功能

♦ 疾病预防及诊断

♦ 微生态制剂开发

三、人肠道微生物与疾病的关联分析

标准信息分析流程：
 

标准信息分析包括：

♦  标准信息分析（初级）：

1、基本数据处理（去低质量，去接头序列，去宿主污染）

2、与数据库比对：

2.1 Reads与多个数据库比对的比率统计（含人肠道基因集、人肠道Contig集、细菌基因组、真菌基因组等数据库）；

2.2 各非冗余细菌在样品中的含量统计；

2.3 依据单样品的物种Profiling table，进行物种Alpha diversity分析（由该样品的物种Profiling table计算得到，并与之前样品的均值比较）。

♦  标准信息分析（中级）：

1、基于人肠道非冗余基因集，得到人肠道gene profiling table，统计每个基因在样品中相对丰度；

2、基于基因的功能注释信息，得到Gene family、COG大类、KO、Map的Profiling table；

3、基于基因的物种注释信息，得到各个分类级别的Profiling table；

4、基于单样品的基因profiling table，进行单样品的基因Alpha diversity分析（由该样品的Gene profiling table计算得到，并与之前样品的均值比较）。

♦ 标准信息分析（高级）：

基于各类profiling table进行：

1、基于所有基因的profiling table，进行beta diversity分析；

2、基于基因功能注释的gene family的profiling table，对样品进行聚类，划分肠型；

3、基于基因物种注释的genus（属）级别的profiling table，对样品进行聚类，划分肠型；

4、基于样品性状分组，挑选显著相关基因；

基于与疾病关联的基因的profiling table进行：

1、PCA分析结果；

2、样品间的聚类分析；

3、进行beta-diversity分析；

4、聚类后的Gene cluster的物种注释信息统计表格。

四、技术优势：

五．发表文章

Qin J, Li R, et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature 2010 464(7582):59-65

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