微生物到底是敌是友，宏基因组学带你看清楚

尽管大肠杆菌是我们再熟悉不过的老朋友，但超过99%的环境微生物是无法在实验室中培养的。过去，人们只能束手无策；如今，凭借宏基因组学以及宏转录组学，人们能够从这种微生物大杂烩中找出病原体。

在6月7-11日举办的美国微生物学会2018（ASM Microbe 2018）年会上，研究人员纷纷介绍了最新的研究进展。他们表示，宏基因组学能够发现培养方法错过的微生物。同时，宏基因组测序能够捕获样品中含有的抗生素抗性基因，而新兴的宏转录组学让人们开始了解RNA病毒，以及哪些基因真正被转录。
 
瑞士日内瓦大学医院的副教授Jacques Schrenzel认为，微生物学正在迅速改变。不过，宏基因组学和宏转录组学也仍然存在挑战，包括成本。

Schrenzel在演讲时表示，宏基因组学可用来鉴定疑似感染。他回顾了2012年的一个病例，当时一名29岁的葡萄牙女性出现脓肿。尽管培养法和qPCR法检测都显示结果是阴性的，但他们怀疑感染源是布鲁氏菌（Brucella）。

尽管当时已治愈，但患者在四年后复发，并且培养法和qPCR法再次显示检测结果为阴性。为了治疗肝脓肿，研究人员切下了部分肝脏组织，并开展宏基因组测序。他们的确发现了布鲁氏菌的序列，而对照不存在，表明布鲁氏菌是感染源。

同样地，美国梅奥诊所的Morgan Ivy也利用宏基因组测序来发现人工关节感染背后的罪魁祸首。她和同事从168例失败的全膝关节置换术中收集了滑液，一方面用于培养，另一方面开展宏基因组测序。

对于82例培养阳性的病例，宏基因组测序在73个病例中发现了相同的病原体。同时，它也从4例培养阴性的病例中发现了潜在的病原体。这些结果表明，宏基因组测序对鉴定病原体是很有用的，即使样本无法培养。

美国约翰霍普金斯大学的Patricia Simner一直在利用短读长测序和纳米孔测序来检测耐药基因。她表示，目前大约需要两三天才能完成药物敏感性测试，但测序（尤其是纳米孔测序）有望缩短这一时间轴。

她介绍了之前一个病例的情况。这名64岁的女性患者在肝移植后出现脓毒症，开始用万古霉素和美罗培南治疗。培养分析表明肺炎克雷伯菌呈阳性，并将样本送去做药物敏感性测试。不过，Simner表示，利用宏基因组学方法，他们能够提前20小时预测细菌的表型，而无需开展其他检测。

在进一步的耐药性研究中，她和同事发现纳米孔测序能够在几小时内发现细菌耐药性。“纳米孔测序可以说是实时的，”Simner说。不过，尽管他们已经开发了工具来预测和发现常见错误，但它还是很容易出错。

此外，一些研究人员开始转向宏转录组研究。悉尼大学的Eddie Holmes从澳大利亚的一系列动物身上采集样本，对感染它们的病毒和细菌进行分类，具体包括鱼类的流感，座头鲸的呼吸道病毒以及环尾袋貂的兔热病。

“RNA测序是检测病原体的一种强大工具，”他说。不过，他认为这并不便宜，而且生物信息学分析可能也存在挑战。不过，他现在开始利用它来研究人类疾病，特别是蜱传播疾病。