Nature子刊：想知道肠道细菌在你体内做什么？试试这个方法

数以百计的不同细菌类型生活在我们人类肠道中，帮助我们消化食物。想知道它们在我们体内做什么吗？在这一方面，来自卢森堡大学研究人员走出了重要的一步：他们在计算机上模拟了人类肠道细菌群落，研究人员收集了773种菌株代谢已知数据，由此研发出了针对每一种菌株的计算机模型—— AGORA。

　　生物通报道：数以百计的不同细菌类型生活在我们人类肠道中，帮助我们消化食物。这些细菌的代谢过程不仅对我们的健康非常重要，而且由于它们本身也十分复杂，因此会带来许多出乎人意料的影响。

想知道它们在我们体内做什么吗？在这一方面，来自卢森堡大学系统生物医学中心 (LCSB)的研究人员走出了重要的一步：他们在计算机上模拟了人类肠道细菌群落，也就是微生物组的复杂性。研究人员收集了773种菌株代谢已知数据，由此研发出了针对每一种菌株的计算机模型—— AGORA ，利用这一模型，研究人员能模拟微生物代谢过程，分析它们对其它微生物和宿主代谢的影响。

这一研究成果公布在Nature Biotechnology杂志上，AGORA 网址为：http://vmh.​life。

生活在人类肠道中的多种细菌不仅帮助我们消化食物，而且也为我们带来了宝贵的维生素，甚至影响我们代谢药物的方式。这些细菌的代谢过程对我们的健康至关重要，因此在许多疾病中也扮演了关键作用。

但迄今为止我们对它们的了解并不多，Ines Thiele研究组为此构建了一个目前最大规模的，包含773个不同肠道微生物的计算机模型，捕捉每种细菌的代谢。

“AGORA 基于一种细菌代谢模型比较重建的新概念。因此比较于以往的模型，这种方法能分析更多数目的细菌菌株。利用AGORA 和其它数据库，我们能系统分析肠道微生物中的代谢相互作用，以及这些相互作用如何受到外部的影响，譬如饮食和宿主代谢，”Thiele说。

文章第一作者Stefania Magnusdottir补充道，通过收集已知实验和基因组数据，我们可以描绘每一种微生物的代谢，发现它们的代谢过程，和人体饮食对微生物之间相互作用的影响，由此构建个体微生物组模型。

“利用我们的模型，可以有针对性的检索具有重要功能的代谢途径，分析这些代谢进程出错，为何会启动疾病。AGORA模型也能帮助我们分析宿主-微生物组相互作用对特殊疾病的影响， 或者利用它们进行个体精准治疗，”另外一位作者Ronan Fleming博士说。

Thiele认为，高精度分析并不是研究本身的目的，“我们希望能了解在改变饮食的时候，微生物如何调控人体代谢，这将能让我们掌握如何预防，甚至治疗疾病，比如说通过发现能将疾病肠道微生物组改变成健康微生物组功能的膳食补充剂。”

（生物通：万纹）

原文摘要：

Generation of genome-scale metabolic reconstructions for 773 members of the human gut microbiota

Genome-scale metabolic models derived from human gut metagenomic data can be used as a framework to elucidate how microbial communities modulate human metabolism and health. We present AGORA (assembly of gut organisms through reconstruction and analysis), a resource of genome-scale metabolic reconstructions semi-automatically generated for 773 human gut bacteria. Using this resource, we identified a defined growth medium for Bacteroides caccae ATCC 34185. We also showed that interactions among modeled species depend on both the metabolic potential of each species and the nutrients available. AGORA reconstructions can integrate either metagenomic or 16S rRNA sequencing data sets to infer the metabolic diversity of microbial communities. AGORA reconstructions could provide a starting point for the generation of high-quality, manually curated metabolic reconstructions. AGORA is fully compatible with Recon 2, a comprehensive metabolic reconstruction of human metabolism, which will facilitate studies of host–microbiome interactions.