原文：Current Sampling Methods for Gut Microbiota: A Call for More Precise Devices
原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7161087/
DOI:10.3389/fcimb.2020.00151
摘要：
*下一代测序技术的发展使研究人员能够从更广泛，更深入的角度探索和了解肠道微生物组。 但是，即使在同一疾病中，对肠道菌群的不同研究的结果也存在很大差异，这难以指导临床诊断和治疗。 理想的采样方法应该是非侵入性的，几乎不涉及交叉污染或肠道准备，并在不同部位收集肠道菌群。 当前，测序技术通常基于从粪便，粘膜活检，肠液等收集的样品。然而，胃肠道的不同部分具有各种生理特征，这些特征对于特定的活微生物群至关重要。 而且，当前的采样方法有些缺陷。 例如，粪便样品只是肠道菌群的替代物，而活检对患者而言是侵入性的，不适用于健康对照。 在这篇综述中，我们总结了当前的采样方法以及它们的优缺点。 还提到了诸如布里斯班无菌活检设备和智能胶囊之类的新采样技术，以激发肠道微生物组未来精确描述方法的发展。
- 关键词：肠道菌群;采样方法;粪便;活检;抽吸;
介绍
- 人类具有复杂的肠道菌群，其组成在胃肠道（GI）的不同区域之间有所不同。据报道，肠道菌群中未培养的物种数量达到1952。小肠和结肠不同区域的生理变化，包括化学和营养梯度以及分离的宿主免疫活性，被认为会影响细菌群落的组成。·肠道菌群在人类内部环境中起着至关重要的作用。·它随宿主一起进化，并为宿主执行基本的生理功能，例如防止各种病原体的感染。·促进免疫系统的成熟；·参与免疫反应，营养吸收和代谢的调节；·并促进抗癌功能。·新生儿微生物群的定植始于子宫, 分娩方式和停止母乳喂养都被认为对于成人样肠道菌群的组装至关重要。·在生命的第一年中，微生物的组成会突然发生变化。
- 肠道菌群随时间逐渐变化，并且发现年轻人和老年人之间存在差异。·由于许多因素，例如基因和饮食，肠道菌群在个体之间有所不同。·研究表明，高碳水化合物和高纤维饮食可以增加肠道微生物的丰富度和多样性，尤其是在微生物多样性降低的个体中。·低碳水化合物饮食可以显着减少产生丁酸的细菌（Roseburia,Bifidobacterium）的数量，从而减少丁酸的产生并降低对肠道的保护作用。·肠道菌群的不成熟被认为是营养不良的原因之一，人乳寡糖可以通过调节微生物组来改善营养不良 。·此外，许多疾病的发生，例如艰难梭菌感染，炎性肠病（IBD）和肠易激综合症（IBS），也与肠道菌群的改变有关。·长期使用大量广谱抗生素会导致营养不良 。·与对照组相比，IBD患者肠道菌群的研究一直显示微生物菌群的变化和整体生物多样性的减少，例如兼性厌氧菌的增加和专性厌氧菌的减少。·IBS的发生被认为与微生物对肠脑沟通的影响有关。
- 由于肠道菌群与人类健康之间存在许多关联，因此分析肠道菌群变化与疾病发生，进展和预后之间的关系尤为重要。·过去，肠道微生物组分析依赖于分离和培养，但是肠道中厌氧细菌的培养困难严重影响了分析的准确性。·近年来，准确分析微生物成分的下一代测序技术（NGS）的发展引起了肠道微生物组研究的关注。·但是，至关重要的是要为NGS收集适当的肠道菌群样品。·当前从粪便，粘膜活检和肠穿刺中获取标本的采样方法可能都存在一些缺陷，无法准确反映肠道微生物组的组成（表1）。·在这篇综述中，我们总结了目前收集肠道菌群的方法及其可能的不足，以探索在肠道菌群收集技术中需要克服的困难。
表1
肠道菌群分析不同采样方法的比较
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回顾：
- 粪便样本出于实用的原因，粪便标本经常用作肠道菌群的代理。粪便标本是自然采集的，无创的并且可以重复取样，因此它们是大多数肠道菌群研究的样本来源。然而，越来越明显的是，粘膜和粪便之间的微生物组成可能存在显着差异。粪便被认为是胃肠道内腔含量的替代物，但不确定地反映其与粘膜的直接相互作用。在最近的研究中，已经证明粪便和与黏膜相关的微生物群是两个不同的微生物生态位。粪便样本不能作为分布在肠内多个部位的黏膜相关微生物群的组成和宏基因组功能的指标。因此，粪便对肠道菌群的估计存在偏差。此外，粪便微生物群在粪便中分布不均，并且具有自己的生物结构。报告指出，在第二个粪便样本中未发现35％的低丰度分类单元，一次重复占总微生物组的0.2-0.4％。在大多数将粪便样本或涂片均质化且忽略其结构的研究中，检测到的细菌的个体内差异显着降低。在粪便二次采样的情况下，通过qPCR检测到的微生物分类群的结果高度可变。
- 另外，在某些条件下，不能立即分析新鲜的粪便样品，需要将其保存一段时间。粪便材料在-80°C下即刻冷冻，可在不添加防腐剂的情况下保持微生物的完整性，已被广泛认为是肠道菌群分析的金标准。这种方法保留了与新鲜样品相似的微生物成分，并由于防腐剂的潜在影响而保留了微生物成分。对于大规模人群研究，适当的方法对于患者依从性和最佳样本的收集很重要。有时无法满足将样品立即储存在-80°C的理想条件。因此，必须考虑有效的收集方法，以最大程度减少可能在预处理步骤中引入的系统偏差。Jocelyn M等。报告指出，如果无法提供超低温存储，则在4°C下存储和运输样品可以使微生物组成的变化最小化。
- 还有其他带有或不带有防腐剂的储存方法，可用来获得与新鲜样品相似的微生物组组成。作为无添加方法，粪便样品在室温下存放24小时，-20°C存放1周以及在室温下在Eppendorf管中存放3天不会显着影响粪便微生物组谱。此外，粪便潜血测试卡，FTA卡（Whatman）和OMNIgene Gut试剂盒（DNA Genotek）也已被证明对在室温下保存几天的样品有效。为了使用防腐剂稳定地存储粪便标本，建议使用95％的乙醇和RNAlater。储存条件可能会大大改变微生物群落的特征。在没有超低温条件下，通过上述方法进行的储存和运输可以使微生物组成的变化最小化。收集和储存方法的选择必须基于研究的目的，范围和条件。
- 简而言之，在以下方面可以总结使用粪便样品代替肠道菌群的缺点。首先，不能消除粪便细菌和肠道菌群分离不完全的可能性。在小肠和大肠的长度之间，包含化学和营养梯度以及宿主免疫活性划分的生理变化是不同的，已知所有这些都会影响微生物的组成。乳杆菌科和肠杆菌科在小肠中占主导地位，而结肠则以小球藻科，细菌科，Rikenellaceae，Ruminococcaceae和Lachnospiraceae为主。因此，用粪便细菌研究肠道菌群并不全面。其次，在收集粪便样品之前进行均质化会扰乱粪便的生物结构，如果不进行均质化，则样品的代表性可能不足。用塑料吸管冲压粪便以获得成功保留粪便微生物群生物结构的粪便圆柱体，并证明粪便微生物群结构高度。然而，另一项研究报告称，均质化可以显着减少每个粪便微生物群成分检测中的个体差异。这引起了关于应采用哪种方法的争论。最后，在大多数情况下，立即分析新鲜样品是不现实的。然后，必须考虑可能导致微生物DNA降解，过度生长和某些物种死亡的储存方法对粪便样品成分的影响。
内窥镜检查样本
- 与使用粪便样本分析胃肠道微生物群的组成相比，在内窥镜检查过程中，很少进行研究来收集组织样本和管腔内容物以评估不同微生物生态位中的微生物群。可以通过内窥镜检查使用工具（例如活检钳和管腔刷）获得有关肠道微生物组的更全面的信息。采样方法存在一些常见缺陷。首先，内窥镜检查是侵入性的，对患者不友好。第二，许多研究报道了肠道准备对肠道菌群的影响是不可避免的。然后，当采样工具通过内窥镜通道时，它们可能会被通道中存在的内容物污染。最后，由于结构复杂，内窥镜检查仅限于到达远端小肠。目前，有几种通过内窥镜检查获得肠道菌群样品的方法。
活检
- 哺乳动物的下消化道沿小肠，盲肠和结肠包含多种微生物。内窥镜活检提供了一种方法来研究胃肠道不同解剖部位的粘膜微生物群组成。粘膜微生物群被认为对宿主很重要，因为它们与肠道相关的淋巴样组织接触。肠道制剂通常需要一定量的泻药，例如聚乙二醇（PEG）或硫酸盐，以清除胃肠道中的大部分消化物。充分的肠道准备要求粪便呈现清澈的液体，其中没有任何固体颗粒。然而，在由PEG水溶液引起的渗透性腹泻的小鼠中，宿主的肠上皮，粘膜和肠道环境在短时间内被破坏，并且肠道菌群在很长一段时间内仍显着改变。肠道菌群的变化主要包括α多样性显着降低，并且在腹泻后2周仍显着低于基线水平，并且难以完全恢复。此外，一些高丰度细菌消失了（例如S24-7家族），并被其他低丰度类群取代。先前的研究表明，使用PEG进行肠道准备有可能导致结肠的形态学显着改变，包括上皮细胞和表层粘液的流失。报告指出，肠道准备会影响腔和黏膜微生物群的多样性和组成。还发现在结肠镜检查之前进行灌洗会导致22％的参与者的总微生物负荷降低31倍，微生物群的受试者特异性丧失。
- 除了肠道准备引起的影响外，在标准内窥镜检查过程中进行的粘膜活检可能会被内窥镜通道中的GI腔液污染。为了将与黏膜相关的微生物群采样过程中的污染降至最低，已开发出布里斯班无菌活检装置（BABD），该装置由无菌镊子组成，该无菌镊子由鞘覆盖，两端用塞子密封。与使用BABD采集的样本相比，通过标准镊子获得的活检样本具有更大的黏膜相关菌群多样性。即使这样，在采样之前仍然可能发生污染。当内窥镜管从嘴或肛门进入采样部位时，位于非采样部位的细菌不可避免地被带到采样部位。而且，内窥镜不能到达整个肠的所有部分，例如远端小肠，因此活检部分受到限制。现代多组学技术需要不同的起始材料，包括DNA，RNA和蛋白质，活检可能无法产生足够的材料来满足这些技术的需求。由于这个原因，Watt等。证明结肠灌洗提供的样本类型类似于活检样本，并且产生的DNA明显高于活检样本，结肠灌洗和活检样本的中位DNA产量分别为48.5和1.95μg。如果微生物种群分布不均匀，则粘膜活检仅覆盖较小的表面积，并且可能导致采样偏差和稀有生物分类的不可及性。粘膜活检通常包含大量受污染的宿主DNA，这使宏基因组学和其他分子分析变得复杂。
- 由于肠道准备和手术过程中的污染，侵袭，取样部位的限制，出血和感染的风险以及不适合健康人，活检的影响，尽管被认为是收集粘膜微生物群的金标准，不适合将来的肠道菌群分析。
保护标本刷
- 1979年，Wimberley及其同事首次使用保护标本刷（PSB）技术，通过纤维支气管镜从下呼吸道收集传染性样本。这些刷状标本不易被上呼吸道的正常菌群污染，这对于诊断下呼吸道感染具有更大的意义。近年来，Lavelle等。结合粘膜活检和PSB技术（用于对与腔相关的微生物群进行采样的技术）来推广和验证用于重复评估结肠微生物种群空间变异性的技术。PSB是一种无菌的一次性鞘刷，在顶部带有一个远侧插塞，当插入并通过结肠镜检查通道缩回时，密封在鞘中。与活检相比，黏膜刷洗可以降低与黏膜活检相关的风险（出血和感染），并提供更具代表性的黏膜表面样本，刷子采样获得了相对较大的细菌与宿主DNA比例。尽管据报道，通过BABD和PSB技术收集的样品的α多样性在菌门水平上相似，但PSB技术为样品提供了更高比例的细菌gDNA。然而，另一项研究表明，腔内微生物群和粘膜微生物群之间存在空间差异。由于采用PSB技术的采样取决于内窥镜检查，因此该方法具有与活检相同的缺陷，例如肠道准备的影响，不可避免的污染和侵袭。
激光捕获显微切割
- 激光捕获显微切割技术（LCM）的开发是为了克服组织显微切割技术的缺陷。LCM通过来自红外激光的脉冲将感兴趣的材料选择性地粘附到组织切片上的透明薄膜上。然后，将具有获得的组织的薄膜从切片上去除，并直接用DNA，RNA或酶缓冲液处理。因此，这种选择性地将组织或细胞簇的小焦点区域转移到薄膜上的能力可用于在肠活检样品表面上获得粘液凝胶层。在分析LCM样品之前，需要将冷冻的活检样品切成10微米的切片，然后放在无核酸酶和无核酸的膜载玻片上，风干过夜。为了高精度地捕获小鼠结肠的折叠微生物，Nava等人。通过LCM的研究发现交折区域的微生物与腔中央腔室的微生物明显不同（Nava等人，2011）。尽管折叠区域的最大尺寸约为100μm，但LCM的高分辨率约为5μm，可以轻松，准确地进行采样。通过使用LCM从速冻活检样本中捕获黏液凝胶层标本，可以明显看出管腔和黏膜间隔之间的差异。通过靶向LCM和qPCR测定的UC患者可检出细菌载量低于对照组。因此，LCM提供了一种简便，精确和有效的方法来获取粘膜区域中的细菌，以分析宿主与粘膜相关的微生物群相互作用。LCM可能适用于精密医学，但繁琐的程序限制了其在大规模研究中的使用。限制LCM准确性的原因可能是样本来源来自活检，这有其自身的缺点，即核酸降解（例如RNA）很大，样本量不足。
吸出的肠液样本
- 为了吸出未污染的肠液，Shiner发明了一种不锈钢胶囊，该不锈钢胶囊的远端装有一个盖，近端装有一个空心连接件。胶囊的近端通过管连接至负压源。当到达采样位置时，负压抽吸导致胶囊的采样通道打开，周围的液体进入胶囊室。抽吸后，再次关闭胶囊，将收集到的样品与外部液体隔离。该设备的优点是可以防止收集的样本在非采样点被胃肠道的内容物污染。由于结构复杂，该方法尚未得到广泛应用。此后，获得胃肠道液的进展是开发了一种特殊制造的双腔管，该双腔管在不同位置具有多个吸气口，并且在其远端装有汞袋。受试者吞咽试管，然后将端口放置在正确的位置（对于空肠抽吸物，在Treitz韧带远端75厘米处，对于回肠抽吸物，在回盲瓣附近75厘米处）中，用无菌注射器吸出抽吸物。通过常规插入用于肠内喂养的鼻空肠管抽吸肠液。但是，肠粘液和管道中的堵塞使收集过程困难且耗时。
- 当前，内窥镜抽吸最常用于获得肠液。小肠液体的抽吸和培养通常被认为是诊断小肠细菌过度生长的金标准，定义为在吸出液体培养后每毫升≥105个菌落形成单位（CFU / mL）。最近一项基于十二指肠抽吸物培养的研究表明，SIBO与厌氧菌的过度生长有关，有症状患者的小肠微生物组成发生了显着变化，这与抽吸培养的结果不一致。
- 内窥镜工作通道容易被口腔和胃肠道内容物污染。橡胶被用来覆盖导管的远端，以阻止肠液的渗透。受先前研究的启发，Quintanilha等人。用微缩膜保护远端，避免内部污染。由于内窥镜活检对健康人具有侵略性，因此吸引肠液已成为一种替代选择。然而，肠液抽吸有时是费时的，这增加了内窥镜检查的时间，并且有时由于肠液稀少而失败。尽管先前的研究已经做出了很大的努力以最大程度地减少肠道液体抽吸过程中的共污染，但是如上所述，内窥镜采样中的先天缺陷是不可避免的。此外，采样地点的不确定性也给获得可靠的样品带来了挑战。
手术样本
- 当在内窥镜检查中很难到达回肠远端时，手术为我们提供了一种采样回肠远端的方法。在手术中获得肠道菌群的方法包括直接针吸或粘膜样本活检。由于外科手术采样不易受到污染，因此，从理论上讲，通过这种方法获得的样品最能代表肠道菌群。但是，现实情况是，在手术前必须进行几项准备工作。这些制剂可能包括禁食，机械性肠清洗和抗生素施用，所有这些都可能破坏微生物群。在这种情况下，Thadepalli等人。从需要腹部急救的腹部外伤患者中抽取十二指肠，空肠和回肠液，这些患者需要通过针吸术进行急诊剖腹术，以探索小肠的微生物群。没有患者接受常规的术前准备；因此，这些样品不受术前准备的干扰，处于理想状态。此外，通过使用体内模型系统，在手术过程中进行采样还可以避免小肠无法进入的问题。进行回肠造口术的患者可以用作体内模型，并提供回肠造口术流出物以获得肠道菌群。Zoetendal等。证明了通过系统发育芯片分析在健康受试者的小肠中也发现了由造瘘术专家（无结肠的个体）排出的样品中的常见微生物成分。与结肠菌群相比，回肠菌群中的菌群相对不稳定且较不复杂，由不同的主要系统型组成。此外，体内模型也可用于探索饮食对肠道菌群的影响。通过收集人体回肠造口术样本研究了高纤维摄入对分段丝状细菌的影响。除上述方法外，从尸检中获得了肠内容物样本，并证明了从肠的近端到远端的OTU数量呈梯度分布。尽管体内模型可随时方便地进行采样，但手术本身会导致肠道微生物群的组成发生重大变化，并持续很长时间。回肠造口术改变了肠道的解剖结构，这可能对肠道菌群的组成产生不可逆的影响。因此，尚不清楚基于回肠造口术流出物的研究结果是否适合具有正常解剖结构的人。由于手术是侵入性的，因此从健康对照中采集样品似乎是不可能的。对于手术和尸检，外科手术的应用显然受到限制。手术不利于全面分析不同人群中细菌菌群与疾病之间的关系。
可摄取的采样设备
- 上述方法的缺点似乎是无法克服的，并且研究人员正致力于开发用于采样的新设备。迄今为止，已经使用了许多可吞咽的装置来观察肠道并输送药物。由于可吞咽装置的非侵入性特征，越来越多地考虑将其用于收集肠道内容物。Cui等人基于微机电系统（MEMS）技术。发明了一种可吞咽的胶囊，可以输送药物并收集肠液。胃肠道定位，无线通信和大样本量的特性使胶囊具有自动收集肠液的能力。然而，该装置的局限性在于所收集的样品容易被下游液体污染。近年来，NIZO通过结合IntelliCap®系统和淬灭剂，开发了一种用于微生物组小肠采样的智能胶囊。IntelliCap®系统是可吞咽的胶囊，其中装有pH和温度传感器，通讯单元，μ计算机，电动机和电池。淬灭剂是放置在胶囊中的容器，用于定性和定量保存微生物群。可以通过测量胃肠道中pH的显着变化来定位胶囊。当吞咽的胶囊到达小肠的指定区域时，可以开始抽吸肠液。胶囊从体内排出后，可以收集吸入的肠液。最近，Rezaei Nejad等人。还报道了一种3D打印的药丸，用于抽吸小肠液。该药丸包括半透膜，用于分隔螺旋形通道和盐腔。盐腔室一侧的较高渗透压驱使螺旋通道中的液体通过半透膜流到腔室中。然后，可以从连接到螺旋通道的入口抽吸肠液。肠溶性胶囊的外层可确保从小肠开始收集。与NIZO的胶囊相比，这种无电池药的成本肯定会低得多。但是，收集后样品保存的问题似乎尚未解决，这可能导致样品被未收集部位的肠液污染。
- 我们目前的工作集中在通过微创方法收集肠液样本。我们还研究了一种便宜且方便的胶囊设备，肠道微生物组抽吸（IMBA），其目的是自动收集肠液样本。在不使用昂贵的微机电系统技术的情况下，IMBA利用配备了新颖采样机制的控释技术来实现对肠道的精确和局部采样。此外，胶囊的形式改善了患者的依从性，并且更接近生理状态的采样条件（无需肠道准备）可提供更高的准确性。该技术的关键是如何准确定位和收集肠液。
生物学相关工具
- 除了肠道菌群的组成和多样性以外，它们的空间组织还反映了宿主菌群的关系。为了获得肠道的完整结构及其内容物，Johansson等人。通过荧光原位杂交（FISH）改进了成功保存肠道粘液并定位细菌的组织学制剂。使用FISH技术，可以在荧光显微镜下观察由荧光DNA探针标记的目标细菌的位置。然而，由于采样困难，伦理问题以及微生物组成的巨大个体差异，人类肠道微生物群落的原位研究和处理受到限制。作为替代方案，人类肠道菌群向无菌小鼠中的移植已被广泛使用。为了探索人类肠道菌群的空间组织，Earle等人。开发了一种新方法，可通过FISH可视化人类微生物群定殖的gnotobiotic小鼠中的细菌。他们将与目标细菌相对应的荧光探针接种到了小鼠肠道固定的肠道横截面上。但是，一个区域中的单个视野不能代表整个肠道。为了解决这个问题，开发了Bacspace软件，将多个视野的重叠图像拼接成代表整个肠道的连续图像，区分宿主上皮细胞和细菌，并测量细菌细胞之间以及细菌细胞与上皮细胞之间的距离。他们使用Bacspace揭示了拟杆菌属或Firmicutes内的同源簇，这些细菌簇排除了Firmicutes，反之亦然。此外，FISH的应用与光谱成像分析方法相结合，揭示了定植于15个成员肠道微生物菌群的生智小鼠的空间组织。结肠中有两个密集的定植区域：一个与粘膜相邻，另一个与内腔中的食物颗粒接壤。这两个区域中微生物群组成的适度差异表明，不应将内腔和粘膜定义为分层隔室。由于小肠和结肠之间的微生物密度在数量级上存在差异，因此小肠横截面中的微生物数量比结肠中的微生物数量少10至100万倍。也就是说，与结肠每个视野中的1000个细菌相比，小肠中几乎没有细菌。由于其较高的微生物密度，组织学方法更适合于结肠。样品制备不当还会导致切片中肠内容物的损失。与其他方法相比，Technovit h8100包埋方法可以成功地保留肠道的三维结构，并且与FISH和其他标记技术兼容，可以显示小鼠肠道中的微生物细胞以及粘液和粪便颗粒。这些成像技术可以使用需要预先设计的荧光探针同时定位一些可培养的微生物，但它们不能处理复杂多样的微生物组。对于复杂的肠道微生物生物地理学的无偏高分类学分辨率解剖，Ravi等。通过测序开发了宏基因组图采样，可以在没有预先指定的情况下分析各种微生物的空间位置。他们发现，所有肠道中的拟杆菌与细菌系统发育和聚集的局部区域之间的密切关系与饮食紊乱有关。尽管在无菌小鼠中建立人类肠道菌群为我们解决了在人类肠道中采样的难题提供了解决方案，但基因背景差异对微生物菌群组成的影响不容忽视。同时，在无菌小鼠中建立人类肠道菌群也将受到细菌移植操作的影响。进行管饲有几点要注意。由于人类菌群中存在厌氧细菌，因此需要将其迅速注入消化道。大量给药将促进小鼠肠道微生物群落的分布和定殖，并保护微生物群免受肠道酶和pH值的变化，某些啮齿动物饮食也可能促进或抑制某些细菌的生长与对照组相比，无菌小鼠的肠道运输时间明显更长，而共生菌消化难消化的碳水化合物所产生的SCFA含量较低，并且可以促进肠蠕动（Vincent等人，2018）。在无菌小鼠中不同菌株的定殖可能会通过影响SCFA的水平来影响肠蠕动，从而导致结肠中粪便颗粒的数量不同。因此，细菌和结肠部分粪便颗粒之间的关系可能略有不同。
观点：
- 尽管研究人员付出了巨大的努力来获取准确的样本，但是当前的抽样方法的缺点注定是无法克服的。从不准确的样本中很难获得准确的结果。由于粪便的方便性和非侵入性，粪便已成为大多数细菌菌群研究的样本来源，但即使是最接近粪便的下消化道中的微生物群含量也与粪便有很大差异。其余大多数采样方法都是侵入性的，不适合健康人使用。未来的采样方法要解决的问题应包括减少侵入性，在固定点进行非交叉污染采样以及将对正常肠道生理的干扰降至最低。
- 样品的准确性对肠道菌群的研究价值具有显着影响。因此，需要更精确的采样方法以确保研究的可靠性。未来最佳肠道菌群采集设备的设计应符合以下要求。首先，该设备可以有效地在固定点收集肠道内容物，并防止样品交叉污染。其次，装置的尺寸必须小，这样才能顺利通过幽门和回盲瓣。然后，该装置结构简单，易于操作，并且采样过程引起较小的心理压力和不适感。制造设备中使用的材料应是无毒，无害，无致畸性和非致癌性的。此外，设备成本也是大型队列研究的关键考虑因素。最后，考虑到肠道准备对肠道菌群的组成有更大的影响，因此最好采用新技术来消除这种过程。鉴于当前采样方法的缺点，开发更准确的采样方法对于未来肠道菌群研究至关重要。为了满足这些要求，可吞咽设备的开发似乎是最可行的方法。将来，小型，可自主采样的可吞咽设备将使研究人员和临床医生能够特异性，本地化和灵敏地研究肠道菌群。另一方面，肠道菌群的空间结构也是研究菌群与宿主之间相互作用的重要组成部分。出于道德原因，收集包含有关微生物与肠道之间位置关系信息的样本似乎不切实际。作为替代方案，在gnotobiotic小鼠中建立人类肠道菌群也为我们提供了解决采样困难的解决方案。尽管荧光成像不能研究复杂的微生物组，但是无偏态的空间宏基因组学在生真菌小鼠中的应用将极大地促进我们对肠道微生物群空间组织的理解