Eisen和Holly Ganz去年五月共同创立了Kittybiome计划，该计划旨在通过DNA测序探索猫咪身上的细菌。他们由此希望了解猫咪之间的微生物组差异，解析这些差异与猫咪行为和健康的关系。

这项工作听起来简单，做起来却并不容易。猫咪微生物组测序的样品制备和DNA提取不同于传统的海水或土壤微生物研究。选择错误的方法会改变微生物的丰度，甚至遗漏关键的菌种。此外，测序的文库制备和数据分析都容易引入序列偏好，影响微生物组研究的结论。

微生物组研究面临的挑战并没有浇灭研究者们的热情。近年来，人类和模式动物的微生物组研究进行得如火如荼。去年年底Science和Nature两期刊发文，倡议对全球微生物群落开展的系统性研究，以改善人类健康、农业、生物能源和环境。（更多信息请参见：Science、Nature发文倡议微生物组研究）

工欲善其事，必先利其器。我们在这里介绍一些新的微生物组研究工具和相关技术，包括基因组和转录组的纯化、生物信息学工具、质谱分析、微生物组操纵方法等等。

基因组和转录组纯化

测序可以说是微生物组研究者手头有用的工具。不过纯微生物组样品一般很难取得，NEB公司的G. Brett Robb指出。在微生物组样品中，宿主DNA占了绝部分，有时甚至高达99%。 “在实际样品中，微生物组DNA往往跟我们不想测序的东西裹在一起。”

NEB公司的NEBNext® Microbiome DNA Enrichment Kit解决了这个问题。该试剂盒使用一个甲基化DNA结合蛋白，选择性结合并过滤宿主基因组序列。细菌（和细胞器）基因组一般缺乏真核基因组DNA的甲基化标签，因此一个简单的纯化步骤就足以将其区分开。

这个试剂盒也可以用来纯化宿主DNA，剔除细菌（或细胞器）DNA，Robb指出。举例来说，华盛顿学和圣母学的研究人员通过这一途径从粪便样品测序了狒狒DNA，他们将这种方法命名为FecalSeq。

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NEB公司还开发了一个产品用于测序微生物组的转录本。原核mRNA的5’末端带有核苷三磷酸，但绝多数真核mRNA、tRNA和rRNA不具备这样的标签。NEB公司将VCE酶和一个生物素化的GTP结合起来（Cappable-seq），给三磷酸转录本标记上生物素，帮助研究者分离细菌mRNA用于转录组分析。

据Robb介绍，Cappable-seq和NEBNext试剂盒可以互补。“富集试剂盒告诉你样品里面都有哪些家伙，而Cappable-seq能读出活化的基因，告诉你这些家伙到底在干些什么。”Cappable-seq试剂目前在市场上还买不到，想要尝鲜的话还得再等一等。NEB虽然有VCE出售，但生物素化的GTP还在研发中。Robb预计该产品会在今年内面世。

近Nature Methods杂志发布了一个名为TruSPADES的强工具，可以提升研究者们测序宏基因组的能力。这种算法能将Illumina测序仪生成的300bp短读取，合并成约1万bp的基因组片段（Synthetic Long Reads）。如果说用短读取相当于语句，那么长片段就是整章文字。显而易见，把整章文字还原成一本书要容易得多。TruSPADES主要是先给100-300bp的短读取装上条码，然后通过de brujin 图把这些片段组装起来，生成Synthetic Long Reads。这种低成本的方法可以更好的确定相连片段，获得更长更准确的长测序片段。（更多信息请参见：Nature Methods发布宏基因组测序新工具）

过去的微生物组研究主要是进行16S rDNA基因测序。随着测序成本的直线下降，针对整个菌群的宏基因组测序越来越受到青睐，因为这一技术能够提供更全面的基因组和功能信息。 J. Craig Venter研究所的研究团队在Venter本人的下，用不同的二代测序文库制备方法进行宏基因组测序。他们发现，文库制备方法会显著影响人类微生物组研究中的基因组和功能预测。这项研究发表在十月二十八日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。Venter是基因组测序的先行者，还合成了首个人造细胞，被称为“科学狂人”。

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