技术摘要：
本发明实施例公开了肠道菌群多基因组学在微生态中药筛选的新方法，涉及药物筛选技术领域。该方法包括：获取粪便样本；对所述粪便样本进行宏代谢组学检测、16S rRNA基因测序、实时荧光定量PCR检测、宏基因组测序，得到检测结果；结合粪便样本所有者的特征、检测结果，基 全部
背景技术：
健康人的胃肠道内寄居着种类繁多的微生物，这些微生物称为肠道菌群。人体肠 道的正常微生物，如双歧杆菌，乳酸杆菌等能合成多种人体生长发育必须的维生素，如B族 维生素(维生素B1、B2、B6、B12)，维生素K，烟酸、泛酸等，还能利用蛋白质残渣合成必需氨基 酸，如天冬门氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸和苏氨酸等，并参与糖类和蛋白质的代谢，同时还能促 进铁、镁、锌等矿物元素的吸收。这些营养物质对人类的健康有着重要作用，一旦缺少会引 起多种疾病。 人体肠道内寄生着10万亿个细菌，它们能影响体重和消化能力、抵御感染和自体 免疫疾病的患病风险，还能控制人体对癌症治疗药物的反应。有研究指出，体魄强健的人肠 道内有益菌的比例达到70％，普通人则是25％，便秘人群减少到15％，而癌症病人肠道内的 益生菌的比例只有10％。肠道菌群会对宿主健康产生显着影响，被视为“新的医学革命”。 近年来，肠道菌群影响人体健康的研究有了革命性的发展。科学家发现肝癌的形 成与肥胖和肠道微生物之间关系密切。美国耶鲁大学医学院科学家揭示肠道菌群变化导致 肥胖机制。另有科学家阐明肠道菌群和糖尿病发生之间的关系。越来越多的研究报道肠道 菌群对大脑和行为的因果影响，潜在的分子机制也开始被阐明。因此药物以肠道菌群为靶 点成为一种可能。 肠道微生物基因组与人体基因组一起，通过与环境因素的相互作用，以不同的方 式影响人们的健康。肠道菌群的代谢产物如短链脂肪酸，能通过免疫系统、血液循环系统和 神经系统多方位影响人体健康。肠-脑轴是大脑和肠道功能整合的双向信息交流系统，是人 类的“第二大脑”，在人体的生理病理过程中均发挥着非常重要的作用。例如，神经炎症是脑 内胶质细胞异常活化和多种炎性因子的释放。IL-6是与炎症相关的重要细胞因子之一， TNF-α是血清中出现一种能使多种肿瘤发生出血性坏死的炎性细胞因子，hs-CRP是机体受 到微生物入侵或组织损伤等炎症性刺激时肝细胞合成的急性相蛋白，NMM-9是N-甲基卟啉 二丙酸Ⅸ，肠道菌群的变化可触发神经免疫机制，促进与神经炎症相关的炎性因子发生变 化。另有研究表明肠道菌群与脑卒中、帕金森症、自闭症、阿尔兹海默症等脑部疾病密切相 关。肠道微生物可以通过多种直接或间接的机制与大脑沟通。 然而，肠道菌群的作用机制复杂，难以简单的通过观察药物与分子靶点的相互作 用，来进行试验药物的有效性筛选。因此，如何基于肠道菌群的临床数据建立一种简单高效 的药物有效性筛选就变得非常重要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是肠道菌群的作用机制复杂，难以简单的通过观察药 3 CN 111575393 A 说 明 书 2/5 页 物与分子靶点的相互作用，来进行试验药物的有效性筛选。 为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案： 一种肠道菌群多基因组学在微生态中药筛选的新方法，包括以下步骤： 获取粪便样本； 对所述粪便样本进行宏代谢组学检测、16S rRNA基因测序、实时荧光定量PCR检 测、宏基因组测序，得到检测结果； 结合粪便样本所有者的特征、检测结果，基于药理学的清晰信号传导作用机制建 立药物有效性筛选模型； 利用所述药物有效性筛选模型进行药物筛选。 其进一步地技术方案为，所述粪便样本所有者的特征包括年龄、性别、身高、体重、 服药史、吸烟史、饮酒史。 其进一步地技术方案为，所述检测结果包括代谢组学检测结果、功能基因检测结 果、菌群多样性检测结果。 其进一步地技术方案为，所述宏代谢组学检测包括使用GC-MS对肠道菌群的代谢 物进行检测。 其进一步地技术方案为，所述肠道菌群的代谢物包括短链脂肪酸、胆汁酸类、甲胺 类、多酚类、多胺类、吲哚类、维生素类、氨基酸。 其进一步地技术方案为，所述菌群多样性检测结果包括益生菌的种类以及数量、 致病菌的种类以及数量、中性菌的种类以及数量。 其进一步地技术方案为，所述基于药理学的清晰信号传导作用机制，包括药物的 作用机制，以及药物对肠道菌群的功能基因和代谢产物的作用机制。 其进一步地技术方案为，所述药物有效性筛选模型，包括细胞模型或动物模型。 其进一步地技术方案为，所述利用所述药物有效性筛选模型进行药物筛选，筛选 出有效药和无效药，对所述有效药进行双盲对照临床验证。 与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括： 本发明提供的肠道菌群多基因组学在微生态中药筛选的新方法，包括对粪便样本 进行宏代谢组学检测、16S rRNA基因测序、实时荧光定量PCR检测、宏基因组测序，四种检测 手段相结合，获得肠道菌群的检测结果数据，结合粪便样本所有者的特征、检测结果数据， 基于药理学的清晰信号传导作用机制建立药物有效性筛选模型；利用所述药物有效性筛选 模型进行药物筛选。本发明利用肠道菌群检测结果的大数据构建药物筛选模型进行药物筛 选，筛选模型可匹配样本所有者的特征，具有针对性，能够更加清晰高效地进行药物筛选。
本发明实施例公开了肠道菌群多基因组学在微生态中药筛选的新方法，涉及药物筛选技术领域。该方法包括：获取粪便样本；对所述粪便样本进行宏代谢组学检测、16S rRNA基因测序、实时荧光定量PCR检测、宏基因组测序，得到检测结果；结合粪便样本所有者的特征、检测结果，基 全部
背景技术：
健康人的胃肠道内寄居着种类繁多的微生物，这些微生物称为肠道菌群。人体肠 道的正常微生物，如双歧杆菌，乳酸杆菌等能合成多种人体生长发育必须的维生素，如B族 维生素(维生素B1、B2、B6、B12)，维生素K，烟酸、泛酸等，还能利用蛋白质残渣合成必需氨基 酸，如天冬门氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸和苏氨酸等，并参与糖类和蛋白质的代谢，同时还能促 进铁、镁、锌等矿物元素的吸收。这些营养物质对人类的健康有着重要作用，一旦缺少会引 起多种疾病。 人体肠道内寄生着10万亿个细菌，它们能影响体重和消化能力、抵御感染和自体 免疫疾病的患病风险，还能控制人体对癌症治疗药物的反应。有研究指出，体魄强健的人肠 道内有益菌的比例达到70％，普通人则是25％，便秘人群减少到15％，而癌症病人肠道内的 益生菌的比例只有10％。肠道菌群会对宿主健康产生显着影响，被视为“新的医学革命”。 近年来，肠道菌群影响人体健康的研究有了革命性的发展。科学家发现肝癌的形 成与肥胖和肠道微生物之间关系密切。美国耶鲁大学医学院科学家揭示肠道菌群变化导致 肥胖机制。另有科学家阐明肠道菌群和糖尿病发生之间的关系。越来越多的研究报道肠道 菌群对大脑和行为的因果影响，潜在的分子机制也开始被阐明。因此药物以肠道菌群为靶 点成为一种可能。 肠道微生物基因组与人体基因组一起，通过与环境因素的相互作用，以不同的方 式影响人们的健康。肠道菌群的代谢产物如短链脂肪酸，能通过免疫系统、血液循环系统和 神经系统多方位影响人体健康。肠-脑轴是大脑和肠道功能整合的双向信息交流系统，是人 类的“第二大脑”，在人体的生理病理过程中均发挥着非常重要的作用。例如，神经炎症是脑 内胶质细胞异常活化和多种炎性因子的释放。IL-6是与炎症相关的重要细胞因子之一， TNF-α是血清中出现一种能使多种肿瘤发生出血性坏死的炎性细胞因子，hs-CRP是机体受 到微生物入侵或组织损伤等炎症性刺激时肝细胞合成的急性相蛋白，NMM-9是N-甲基卟啉 二丙酸Ⅸ，肠道菌群的变化可触发神经免疫机制，促进与神经炎症相关的炎性因子发生变 化。另有研究表明肠道菌群与脑卒中、帕金森症、自闭症、阿尔兹海默症等脑部疾病密切相 关。肠道微生物可以通过多种直接或间接的机制与大脑沟通。 然而，肠道菌群的作用机制复杂，难以简单的通过观察药物与分子靶点的相互作 用，来进行试验药物的有效性筛选。因此，如何基于肠道菌群的临床数据建立一种简单高效 的药物有效性筛选就变得非常重要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是肠道菌群的作用机制复杂，难以简单的通过观察药 3 CN 111575393 A 说 明 书 2/5 页 物与分子靶点的相互作用，来进行试验药物的有效性筛选。 为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案： 一种肠道菌群多基因组学在微生态中药筛选的新方法，包括以下步骤： 获取粪便样本； 对所述粪便样本进行宏代谢组学检测、16S rRNA基因测序、实时荧光定量PCR检 测、宏基因组测序，得到检测结果； 结合粪便样本所有者的特征、检测结果，基于药理学的清晰信号传导作用机制建 立药物有效性筛选模型； 利用所述药物有效性筛选模型进行药物筛选。 其进一步地技术方案为，所述粪便样本所有者的特征包括年龄、性别、身高、体重、 服药史、吸烟史、饮酒史。 其进一步地技术方案为，所述检测结果包括代谢组学检测结果、功能基因检测结 果、菌群多样性检测结果。 其进一步地技术方案为，所述宏代谢组学检测包括使用GC-MS对肠道菌群的代谢 物进行检测。 其进一步地技术方案为，所述肠道菌群的代谢物包括短链脂肪酸、胆汁酸类、甲胺 类、多酚类、多胺类、吲哚类、维生素类、氨基酸。 其进一步地技术方案为，所述菌群多样性检测结果包括益生菌的种类以及数量、 致病菌的种类以及数量、中性菌的种类以及数量。 其进一步地技术方案为，所述基于药理学的清晰信号传导作用机制，包括药物的 作用机制，以及药物对肠道菌群的功能基因和代谢产物的作用机制。 其进一步地技术方案为，所述药物有效性筛选模型，包括细胞模型或动物模型。 其进一步地技术方案为，所述利用所述药物有效性筛选模型进行药物筛选，筛选 出有效药和无效药，对所述有效药进行双盲对照临床验证。 与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括： 本发明提供的肠道菌群多基因组学在微生态中药筛选的新方法，包括对粪便样本 进行宏代谢组学检测、16S rRNA基因测序、实时荧光定量PCR检测、宏基因组测序，四种检测 手段相结合，获得肠道菌群的检测结果数据，结合粪便样本所有者的特征、检测结果数据， 基于药理学的清晰信号传导作用机制建立药物有效性筛选模型；利用所述药物有效性筛选 模型进行药物筛选。本发明利用肠道菌群检测结果的大数据构建药物筛选模型进行药物筛 选，筛选模型可匹配样本所有者的特征，具有针对性，能够更加清晰高效地进行药物筛选。
