绝对定量宏基因组
绝对定量宏基因组是一种新兴的高通量测序技术，用于对微生物群落的基因组进行准确的定量分析。它通过测量每个微生物的基因拷贝数，可以在不同样本中比较微生物的相对丰度，从而揭示微生物群落的组成和功能。本文将介绍绝对定量宏基因组的原理、应用和挑战。
一、原理
绝对定量宏基因组基于测序技术，通过对微生物的DNA进行高通量测序，获取大量的序列数据。然后，根据每个微生物的基因拷贝数，利用数学模型对序列数据进行分析和解读。绝对定量宏基因组的核心原理是基于每个微生物的基因组大小和基因拷贝数的关系，通过计算得出微生物的相对丰度。相对丰度可以用来比较不同样本中微生物的数量差异，从而揭示微生物群落的变化。
二、应用
绝对定量宏基因组在微生物生态学、环境监测、临床诊断等领域具有广泛的应用前景。
1. 微生物生态学：通过绝对定量宏基因组，可以研究微生物群落的组成和功能，了解微生物在不同环境中的生态角色和相互作用。例如，可以研究土壤中不同微生物的相对丰度，揭示微生物对土壤肥力和有机物降解的贡献。
2. 环境监测：绝对定量宏基因组可以应用于环境监测和生物安全领域，快速准确地检测和监测微生物污染物。例如，可以用于水质监测，及时发现并防止水源受到细菌、病毒等微生物的污染。
3. 临床诊断：绝对定量宏基因组可以用于临床病原微生物的检测和诊断。通过分析样本中微生物的相对丰度，可以快速确定病原微生物的种类和数量，为临床治疗提供有力的依据。
三、挑战
尽管绝对定量宏基因组有广泛的应用前景，但也面临一些挑战。
1. 数据分析复杂：绝对定量宏基因组产生的数据量庞大，需要进行复杂的数据分析和解读。数据分析过程中需要考虑到测序误差、基因拷贝数的变异等因素，确保结果的准确性和可靠性。
2. 标准化和标定：绝对定量宏基因组的结果需要进行标准化和标定，以确保不同实验室和平台之间的结果可比性。目前，还需要建立更多的参考数据库和标准样本，提高结果的可靠性和可重复性。
宏基因二代测序技术在感染性疾病患者病原微生物鉴定中的临床应用
感染性疾病是临床常见的病症，及时准确地鉴定感染源对于制定合理的治疗方案和预防传播至关重要。传统的微生物学方法在病原微生物的鉴定上存在一些局限性，例如需要耗时较长、对于非培养微生物无法检测等问题。宏基因二代测序技术的出现为感染性疾病患者病原微生物鉴定带来了更多可能性。本文将介绍宏基因二代测序技术在感染性疾病患者病原微生物鉴定中的临床应用。
首先，宏基因二代测序技术具有快速高通量的特点，能够在较短的时间内获得大量的DNA序列信息。这项技术不受细菌的培养与生长的限制，可以直接对样本中的DNA进行测序，大大缩短了传统方法中需要培养细菌的时间。这对于急性感染病例的诊断与治疗具有重要意义，能够在更短的时间内获得鉴定结果，为医生提供更及时的决策依据。
其次，宏基因二代测序技术能够对多样本进行高通量测序，从而获得更加全面的病原微生物信息。在传统微生物学方法中，通常只能根据症状和临床表现选择少数几种可能的病原微生物进行检测。而宏基因测序技术不仅可以对病原微生物进行全面的筛查，还能够鉴定出潜在的未知病原微生物。这有助于更全面地了解感染源，为临床提供更准确的治疗建议。
第三，基因序列分析技术还能够对病原微生物进行定量分析，为感染疾病患者的治疗和预后提供帮助。通过宏基因测序技术，可以分析病原微生物的相对数量和进化情况，进而了解感染的程度以及微生物的耐药性情况等。这有助于医生选择合适的抗生素治疗方案，并及时调整治疗以提高疗效。
此外，宏基因二代测序技术还可以用于病原微生物的全基因组测序，从而深入了解病原微生物的遗传特征和致病机理。这将有助于对病原微生物的进化和抗药性的研究，为新的抗菌药物的开发提供技术支持，并为感染性疾病的防控提供更多可能性。
然而，目前宏基因二代测序技术在临床应用中还存在一些挑战。首先，技术门槛较高，需要专业的实验室和设备支持，以及有经验的技术人员进行数据分析和解读；其次，数据分析和解读也面临一定的困难，如大规模数据处理、数据的准确性和结果的可靠性等；此外，宏基因测序技术的成本较高，需要进一步降低检测费用才能在临床中广泛应用。
干货第四期课程回顾打开微生物世界的秘钥『宏基因组技术』
CNGBdb组学/数据库系列课程开讲啦!
2019年7月25日上线
课程名称：打开微生物世界的秘钥『宏基因组技术』
讲师：宋泽伟/深圳华大生命科学研究院，宏基因组研究中心，研究员；明尼苏达大学，博士/博士后
课程现场
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课程概要
1. 什么是生态学？为什么要研究微生物生态？
2. 测序能干什么？
3. 如何开展宏基因组项目：实验、计算、分析
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现场Q&A
Q：目前基因测序与干细胞移植有没有相关联交叉的课题呢？
A：这个问题更多的是和人的基因组相关，例如病人术后康复会和其肠道菌群密切相关，不过这主要在癌症上，即调节病人肠道菌群可以帮助其进行术后康复，具体到胚胎实验的话，这个不在我的领域范围。
Q：关于样本采集，比如研究一个湖泊的微生物，如何采样比较合理？
A：这个首先需要研究者清楚自己要回答什么问题（研究目的），统计学可以计算我们需要的样本量，这需要你事先知道测定样本的变异程度（variation）,所以有条件的话，我会进行预实验，如果没有条件进行预实验，建议尽可能的多采样（尽管不是那么科学）。
Q：如果用denovo来建立那个表的话，每一行是一个OTU，它们基于数据集产生，denovo产生的OTU只能是一次项目使用吗？对于同类型的其他项目是否有参考意义？如果基于目前的数据库也找不到OTU，要怎么分析呢？
A：我们前期的研究显示：目前针对扩增子（16s或ITS）的数据库，已经基本能代表大家平时能想到的样品，即使对于一些非常罕见的样品，大部分序列都可以在参考数据库找到。基于这样的研究结果，我们认为可以用refrence来代替denovo的方法。
如果想研究未知的物种怎么办？这个需要从两个方面来思考：1）解读菌落结构，利用菌落矩阵选择可靠的refrence的方法，得到一些结论；2）把已知数据库无法解读的信号单独出来再做研究。即分成独立的两个问题来回答，而不是用同一个方法解决两个问题。
宏基因组学在微⽣物抗⽣素抗性基因检测中的应⽤
抗⽣素的使⽤已经成为全球⼴泛关注的热点，抗⽣素的⼴泛使⽤以及滥⽤造成了抗⽣素耐药性在微⽣物中的发展和传播[1]，并且加速了全球多重耐药细菌和抗⽣素抗性基因(Antibiotic resistance genes，ARGs)的出现和传播[2]。在医疗和
农业中对抗⽣素的需求⽇益增加，这使得环境中细菌耐药性⽔平⽇益加剧，并且破坏了微⽣物和抗⽣素之间的⾃然平衡[3]。
ARGs作为⼀种新型的环境污染物[4]，⼴泛存在于⼈类、动物体内以及复杂的环境中。ARGs起源早于⼈类使⽤抗⽣
素，抗⽣素耐药性是⼀种存在于环境中的古⽼的、⾃然发⽣的现象，从晚更新世(Late pleistocene)永久冻⼟沉积物中回
收的DNA序列，确定存在四环素类(tetM)、万古霉素(vanX)以及β-内酰胺酶类(bla)抗性基因[5]。⼈和动物会将未代谢完
的抗⽣素及ARGs通过粪便和肠道细菌排放到环境中，环境中的耐药细菌会在抗⽣素选择压⼒下获得富集[6]，或通过⽔
平基因转移(Horizontal gene transfer，HGT)的⽅式将它们携带的ARGs传播到⽔原微⽣物中[7]，造成ARGs在不同菌之
间的传播，这些原因共同促成了ARGs在畜禽养殖废⽔、医院废⽔和⽣活污⽔中的聚集。然⽽⾷物链富集代表了⼀种特
殊情况，在⾁类⽣产和⽔产养殖过程中，可能会造成抗⽣素在组织细胞的富集，产⽣含有短暂⽽⾼浓度抗⽣素的细菌[8]。
⾃1991年Pace⾸次提出环境基因组学(也称微⽣物环境基因组学、宏基因组学、⽣态组学)的概念，并在同年构建了第⼀
个通过克隆环境样品中DNA的噬菌体⽂库以来[9-10]，发现ARGs在⼟壤[11]、废⽔[12-13]、河⽔[14]、饮⽤⽔[15]、海
⽔[16]、沉积物[17]等环境中⼴泛存在，尤其是⽔⽣⽣态系统(例如城市和医院废⽔)，是获取和传播ARGs的理想环境，
甚⾄在动物源性⾷品[18-19]以及⼈体(例如肠道[20-21])中也检测到丰富的ARGs。总⽽⾔之，利⽤宏基因组学的⽅法，
