元基因组学及其在转化医学中的应用

微生物群落遍布于人体的每个角落,与人共生并对人体健康产生重要和深刻的影响。与人类共生的全部微生物的基因组总和称为“元基因组”或“人类第二基因组”。研究人体微生物群落及相关元基因组数据,对转化医学领域的基础研究和临床应用具有重要的价值。通过对生物医学相关的高通量元基因组数据进行分析,不仅能为基础医学研究向医学临床应用转化提供新思路和新方法,而且具有广阔的应用前景。基于新一代测序技术产生的数据,元基因组分析技术和方法能够弥补以往人体微生物先培养后鉴定方法的缺陷,同时能有效鉴定和分析微生物群落的组成及功能,从而进一步探究和揭示微生物群落与机体生理状态之间的关系,为解决许多医学领域的难题提供了全新的切入角度和思维方法。文章系统介绍了元基因组研究的现状,包括元基因组的方法概念和研究进展,并以元基因组在医学研究中的应用为着眼点,综述了元基因组在转化医学方面的研究进展,进一步阐述了元基因组研究在转化医学应用领域中具有的重要地位。     

Meta-Mesh——元基因组数据分析系统

随着元基因组数据的不断增多,建立一个包含高品质的元基因组样本(也称为"微生物群落")数据的集成化的分析平台成为可能,使得微生物群落样本能够被有效分析、比较与搜索,从中发现更加深入的生物学意义。然而,一方面目前大部分元基因组数据库仅仅提供了简单的数据存储,缺乏良好的样本注释或者仅仅提供了很少的分析功能。另一方面,用于计算微生物群落数据相似性的方法所能够接受的样本数据量非常有限。长期以来,科学家们一直在寻找有效的方法计算海量微生物群落之间的相似性,从而研究样本之间的相似度并发现元基因组数据信息的相关性。Meta-Mesh是一个全新的在线元基因组分析系统,它包括元基因组数据库和分析平台,可以对元基因组样本进行系统、有效地分析,并实现样本的群落结构比较和精确搜索。其中,元基因组数据库已经从公共领域和内部实验室收集了超过7 000个高品质、带有有效注释的样本。同时,Meta-Mesh的分析平台提供了多种在线分析工具,可以对元基因组样本进行群落的结构分析与注释,多角度比较,并能通过快速索引策略和群落结构相似性算法在数据库中高效搜索近似的样本。Meta-Mesh通过"人体微生物群落样本的数据库搜索识别"以及"基于相似度矩阵的样本的聚类"等一系列的元基因组研究案例证明了其分析方面的性能。作为一个在线的元基因组数据库和分析系统,Meta-Mesh将服务于元基因组样本的快速分析、识别、比对、搜索等相关领域。