人类微生物组对我们的健康起着至关重要的作用，影响着从疾病发展到治疗反应等各个方面。这种联系引起了世界各地科学家的关注，他们渴望解开其中的秘密。

虽然传统的宏基因组学提供了宝贵的见解，但它在解决菌株水平的微生物多样性和准确分析与抗生素耐药性有关的基因方面存在不足。这些局限性凸显了对更先进方法的需求。

为了解决这一问题，早稻田大学副教授 Masahito Hosokawa 领导的研究小组与 bitBiome, Inc. 合作开发了一种单细胞基因组方法。这种方法从单个细胞中读取信息，为传统宏基因组学提供了一种有前途的替代方案。

该研究于 2024 年 10 月 2 日发表在《微生物学》上，利用单细胞基因组分析探索微生物多样性和遗传特征。

Hosokawa 表示：“宏基因组学的局限性促使我们开发一种新方法，在单细胞水平上探索人类微生物组。这种单细胞基因组方法可以增强我们对细菌如何相互作用和交换遗传物质(包括抗生素抗性基因)的理解，从而为人类健康和疾病提供更深入的见解。”

研究人员对人体内的微生物进行了大规模的个体分析。为此，他们招募了 51 名参与者并收集了他们的唾液和粪便样本。然后，他们进行了一种名为 SAG-gel 技术的新型单细胞基因组分析方法，bitBiome, Inc. 将其商业化为 bit-MAP。在这项技术中，单个细菌被封装在凝胶中，然后对其基因组进行扩增和单独分析。

研究人员利用这项新技术恢复了 300种细菌的基因组，而传统方法却遗漏了这些基因组。此外，这项新技术还为抗生素抗性基因、基因交换网络、细菌相互作用和多样性提供了更深入的见解。

Hosokawa 说：“我们的研究分析了 30,000 个口腔和肠道细菌的个体基因组，这是世界上最大的基因组数据集，展示了单细胞基因组学在阐明微生物多样性和相互作用方面的强大功能。”

这项研究的成果有多种潜在应用。在公共卫生领域，抗生素耐药性基因的详细分析有助于制定更有针对性和更有效的治疗策略。这反过来又有助于预防疾病、降低医疗成本并改善公共卫生。

在环境监测中，单细胞基因组学可以追踪整个生态系统的基因变化，以管理和防止抗生素耐药性的传播。在农业领域，了解抗生素耐药性基因动态可以指导实践，以尽量减少耐药性通过土壤、水和牲畜的传播。

该研究强调了单细胞基因组学在微生物组研究中的变革潜力，提供了对微生物群落更详细和细致的理解。

Hosokawa 总结道：“我们的方法为更好地了解抗生素耐药性如何在细菌中传播提供了线索，并具有在未来医疗和公共卫生应用方面的潜力。”

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