代谢组学如何结合16S 测序与宏基因组测序

首先，目前肠道微生物联系最紧密的三种代谢产物是氨基酸、短链脂肪酸或胆汁酸，以这三种代谢产物做靶向检测与微生物组学做关联分析也占绝大多数。否则，便需利用代谢组广筛方法，得到差异较大或者丰度高的代谢产物后决定下一步研究的方向。

一. 代谢组学与微生物组学关联分析

[代谢组学与 16S 的检测主要是物种类别或者丰度与代谢产物丰度的关联。而宏基因组与代谢组学的关联主要是其代谢通路与基因功能和代谢产物的关联。]

1. 过程

1.由16S 测序与宏基因组测序得到微生物多样性和疾病相关的基因，不同疾病状态下是否有差异。
[如何知道下图某疾病状态下哪种属细菌丰度高？如何找差异菌？]

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2.寻找过去的研究中已经证实的和疾病发生发展相关的代谢物比如氨基酸。
3.此次研究中某疾病状态下的代谢物，与优势菌群的正比或反比关系。

2.关联分析方法

1. 利用 Co-inertia analysis （CIA） 方法对MLGs 和代谢产物进行关联。
   a.验证有注释通路的代谢产物，知道谢产物主要与氨基酸代谢、尿酸代谢、类固醇激素代谢、炎症相关脂质代谢和能量代谢哪些途径相关。
   b.R的vegan包进行CIA分析
2. 利用典型相关分析 （Canonical correlation analysis ，CCA） 算法计算 氨基酸和具显著差异 MLGs 的相关性。
   a.R的vegan包进行CCA分析
3. 用r软件(3.0.1，geepack软件包)建立GEE模型，探讨物种的丰度变化是否与代谢物水平的变化相关。

二.代谢组学验证微生物组学

1. 过程

1.测序结果显示不同疾病状态下菌群是否有显著差异；
2.16S 扩增子测序比较细菌差异表达谱，
3.微生物代谢产生特定代谢物的通路上关键基因丰富度是否发生变化；
4.为了验证代谢通路变化得出来的结论，进行代谢物检测，印证宏基因分析出来的代谢通路是否真的在下游代谢产物上存在差异。

参考：
1.三篇高分文章帮你搞懂「代谢组学+微生物组」的「联用」与「联合分析」
2.vegan包生态学数据分析