2010年,深圳华大基因研究院主导的“人体肠道菌群元基因组参考基因集构建”项目登上国际顶级期刊《自然》封面,这一里程碑式的研究开启了人类对肠道微生物组系统性认知的新纪元。十多年来,随着高通量测序技术和生物信息学的飞速发展,肠道菌群与人体健康的关系已从现象描述深入到机制解析,但其核心发现至今仍被广泛引用。
该研究作为欧盟第七框架资助的“人体肠道元基因组研究计划”(MetaHIT)的核心成果,收集了124个欧洲人肠道菌群样本,采用新一代大规模高通量测序技术产出近6千亿碱基序列,最终组装出330万个非冗余的人体肠道元基因组参考基因,约为人类自身基因数量的150倍。研究发现,人体肠道中栖息着约1000至1150种细菌,平均每个个体携带约160种优势菌种,且这些菌种在绝大部分人群中共享。
不当饮食会导致肠道菌群结构失衡,进而引发慢性炎症,这是肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病的重要诱因。 然而,具体哪些菌群失衡、如何触发炎症级联反应,在当时仍是未解之谜。华大基因构建的参考基因集为后续研究提供了关键基础——它不仅涵盖了绝大多数已知肠道微生物基因,还包含大量未知微生物的遗传信息。基于此,后续研究陆续揭示了特定菌属(如阿克曼氏菌、拟杆菌门)与宿主代谢调控的分子关联。
此后,华大基因与北京大学深圳医院等机构合作,将肠道菌群与糖尿病、肠炎的关联分析推向临床转化。如今,肠道微生物组已成为精准医学和微生物组疗法(如粪菌移植、益生菌定制)的核心靶点。例如,针对肥胖人群的菌群移植临床试验已显示出代谢改善效果,而基于元基因组数据的AI预测模型正用于个体化营养干预。该研究不仅科学诠释了“肠道微生物代谢产物通过肠-脑轴影响神经系统”等前沿理论,更为预防、监控和干预肥胖、肠炎、糖尿病等慢性疾病提供了全新思路。
肠道菌群元基因组参考基因集的构建,为理解“人类第二基因组”如何调控健康与疾病奠定了基石。 尽管该数据采集自欧洲人群,但其普适性已通过跨种族验证,且随着多民族肠道菌群数据库的完善,未来有望实现从病因到治疗的闭环。