盡管大腸桿菌是我們再熟悉不過的老朋友，但超過99%的環(huán)境微生物是無法在實驗室中培養(yǎng)的。過去，人們只能束手無策；如今，憑借宏基因組學以及宏轉錄組學，人們能夠從這種微生物大雜燴中找出病原體。

在6月7-11日舉辦的美國微生物學會2018（ASM Microbe 2018）年會上，研究人員紛紛介紹了xin的研究進展。他們表示，宏基因組學能夠發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)方法錯過的微生物。同時，宏基因組測序能夠捕獲樣品中含有的抗生素抗性基因，而新興的宏轉錄組學讓人們開始了解RNA病毒，以及哪些基因真正被轉錄。

瑞士日內(nèi)瓦大學醫(yī)院的副教授Jacques Schrenzel認為，微生物學正在迅速改變。不過，宏基因組學和宏轉錄組學也仍然存在挑戰(zhàn)，包括成本。

Schrenzel在演講時表示，宏基因組學可用來鑒定疑似感染。他回顧了2012年的一個病例，當時一名29歲的葡萄牙女性出現(xiàn)膿腫。盡管培養(yǎng)法和qPCR法檢測都顯示結果是陰性的，但他們懷疑感染源是布魯氏菌（Brucella）。

盡管當時已治愈，但患者在四年后復發(fā)，并且培養(yǎng)法和qPCR法再次顯示檢測結果為陰性。為了治療肝膿腫，研究人員切下了部分肝臟組織，并開展宏基因組測序。他們的確發(fā)現(xiàn)了布魯氏菌的序列，而對照不存在，表明布魯氏菌是感染源。

同樣地，美國梅奧診所的Morgan Ivy也利用宏基因組測序來發(fā)現(xiàn)人工關節(jié)感染背后的罪魁禍首。她和同事從168例失敗的全膝關節(jié)置換術中收集了滑液，一方面用于培養(yǎng)，另一方面開展宏基因組測序。

對于82例培養(yǎng)陽性的病例，宏基因組測序在73個病例中發(fā)現(xiàn)了相同的病原體。同時，它也從4例培養(yǎng)陰性的病例中發(fā)現(xiàn)了潛在的病原體。這些結果表明，宏基因組測序對鑒定病原體是很有用的，即使樣本無法培養(yǎng)。

美國約翰霍普金斯大學的Patricia Simner一直在利用短讀長測序和納米孔測序來檢測耐藥基因。她表示，目前大約需要兩三天才能完成藥物敏感性測試，但測序（尤其是納米孔測序）有望縮短這一時間軸。

她介紹了之前一個病例的情況。這名64歲的女性患者在肝移植后出現(xiàn)膿毒癥，開始用萬古霉素和美羅培南治療。培養(yǎng)分析表明肺炎克雷伯菌呈陽性，并將樣本送去做藥物敏感性測試。不過，Simner表示，利用宏基因組學方法，他們能夠提前20小時預測細菌的表型，而無需開展其他檢測。

在進一步的耐藥性研究中，她和同事發(fā)現(xiàn)納米孔測序能夠在幾小時內(nèi)發(fā)現(xiàn)細菌耐藥性。“納米孔測序可以說是實時的，”Simner說。不過，盡管他們已經(jīng)開發(fā)了工具來預測和發(fā)現(xiàn)常見錯誤，但它還是很容易出錯。

此外，一些研究人員開始轉向宏轉錄組研究。悉尼大學的Eddie Holmes從澳大利亞的一系列動物身上采集樣本，對感染它們的病毒和細菌進行分類，具體包括魚類的流感，座頭鯨的呼吸道病毒以及環(huán)尾袋貂的兔熱病。

“RNA測序是檢測病原體的一種強大工具，”他說。不過，他認為這并不便宜，而且生物信息學分析可能也存在挑戰(zhàn)。不過，他現(xiàn)在開始利用它來研究人類疾病，特別是蜱傳播疾病。