定量微生物组分析为肠道微生物组与健康的关系提供了新量化视角

目前基于测序的粪便微生物群分析将微生物分类群和代谢途径量化为每次分析生成的样本序列库的分数。尽管这些相对方法可以检测与疾病相关的微生物组变异，但它们在揭示微生物群与宿主健康之间相互作用的能力方面受到限制。相对微生物组数据的比较分析无法提供有关分类群丰度或代谢潜力变化的程度或方向性的信息。Vandeputte等人研究提出了一种将流式细胞计数与扩增子测序结合的定量微生物组分析（QMP）方法，能够超越传统的相对微生物组分析（RMP），直接测定样本中微生物的绝对丰度。

1. 个体间微生物负荷的显著差异。

分别收集了新鲜和冷冻的粪便样本，使用流式细胞术测定粪便样本中的总微生物细胞计数。定量PCR和流式细胞术载量评估之间的比较产生了相当的丰度曲线。将分析集中在冷冻样本上，观察到个体之间的细胞计数差异高达 10 倍。并且这种差异与肠型（enterotype）分化密切相关。如图1b所示，研究队列中四种肠型之间的微生物载量差异。四种肠型中微生物载量（每克粪便的细胞数）分布的箱形图表示。

图1粪便微生物载量因肠类型而异。图源自参考文献

2. QMP对临床研究的潜在影响

强调微生物负荷减少而非单一菌群增殖可能是疾病的关键特征。对 29 名克罗恩病患者的样本进行QMP来扩展健康对照的数据集。微生物载量的流式细胞术分析显示，克罗恩病患者粪便样本中的细胞计数比健康对照的低三倍，如图2a。

QMP还识别出RMP分析未能发现的细菌丰度模式。拟杆菌属丰度仅在应用 RMP 时与克罗恩病相关，而发现克罗恩病患者的普雷沃氏菌丰度在使用 QMP 时有所降低，如图2b所示。

这些观察强调了RMP数据分析的局限性：从比例分析结果得出的错误解释可能表明拟杆菌在克罗恩病的发展中存在假定的因果作用。QMP显示在克罗恩病患者的粪便样本中超过一半的符合分析条件的属减少了（64 个中，有 37 个，而 RMP 中 64 个中只有20 个）。RMP低估了与克罗恩病相关的微生物群丰富度的有据可查的下降。

图2使用相对或定量微生物组分析方法，克罗恩病患者队列的微生物群改变。a健康对照和克罗恩病患者之间微生物载量的差异。b当使用 RMP 或 QMP。评估克罗恩病患者样本中微生物群改变。图源自参考文献

QMP方法通过引入微生物总负荷数发现了健康人群的微生物负荷差异，在健康和疾病比较中能够识别传统RMP方法无法检测的生物学信号。这种新方法为微生物组的疾病诊断和治疗监测提供了更可靠的工具。

参考文献：Vandeputte, D., Kathagen, G., D’hoe, K. et al. Quantitative microbiome profiling links gut community variation to microbial load. Nature 551, 507–511 (2017). https://doi.org/10.1038/nature24460