微生物是生活在人体各腔体中的微小生物体的集合，包括大量的细菌、真菌、噬菌体、真核病毒和真菌。它们大多数是共生或互生的微生物。一个人体内所有肠道微生物基因(即微生物组)的集合代表了一个基因库，基因库的数量比人类基因组的数量高一个数量级。大多数微生物生活在人类的肠道内，受到喂养方式、生活方式、药物和宿主遗传的影响。肠道微生物群在提高宿主免疫力、食物消化、肠道内分泌功能和神经信号调节、药物功能和代谢、内毒素清除、影响宿主代谢物质产生等方面发挥着重要作用。肠道菌群紊乱可导致多种常见的代谢性疾病，包括肥胖、2型糖尿病、非酒精性肝病、代谢性心脏病和营养不良。
为了揭示肠道微生物群与粪便、血液、尿液和其他生物样本中各种代谢组之间的关系以及各种代谢性疾病，已经发展了多种策略。
微生物组协会研究
在微生物组间相关性研究中，使用散弹枪法对肠道或粪便样品中纯化的微生物DNA进行测序。将鉴定和组装的基因进行整合，构建交叉采样的非冗余微生物基因集。通过计数单个样本中的匹配序列，可以确定每个基因的丰度。应用各种生物信息学算法和相关系数将微生物组数据中组装好的基因聚为特定的组，如宏基因组连锁组、宏基因组物种、共丰度基因组或宏基因组物种的完整基因组。然后提取单个样本，并将其与上述类群及其序列进行比较，然后组装成高质量的基因组草案。每个基因组被定义为一个物种或一组高度相关的物种。
集成的微生物组和相关的代谢数据分析
肠道细菌可产生多种生物活性代谢物，可被肠肝循环和宿主血液吸收。质谱或磁共振成像经常被用来确定与疾病表型相关的特定代谢物。这些仪器使微生物组，代谢组和宿主表型的联合分析，以确定潜在的机制。
分析过程至少包括四个步骤:
基于与已知功能特征的蛋白质的序列相似性，通过将基因序列与Kegg的基因和基因组功能模块对准，可以构建具有功能电位的微生物基因。
2.将共丰度的代谢物聚类，并对代谢组学数据进行降维处理。代谢物通常由共同的途径形成，可由前体基因调控。基于基因表达分析的加权基因共表达网络分析可以对共丰富的代谢物进行聚类。
3.对相关基因簇和代谢物进行非参数统计测试。
4.通过一种或多种物种的相互作用来评估一种或多种物种之间的关系。
特定代谢物和流行基因簇之间的相关性分析可能有助于识别特定物种，这些物种具有产生疾病相关代谢物前体所需的基因。与疾病相关的代谢物是由肠道菌群或由宿主和肠道菌群产生的。
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