近年來,菌群研究迅猛發展,從腸道微生物與慢性病的關聯,到環境菌群在生態修復中的應用,成果層出不窮。然而,這一領域的快速發展也暴露出一個核心瓶頸——缺乏統一的標準化流程,尤其是在樣本采集、儲存和數據分析環節,嚴重制約了研究結果的可比性與可重復性。
首先,樣本采集方式差異巨大。以腸道菌群為例,不同研究采用糞便、腸黏膜活檢、甚至肛拭子作為樣本來源;采樣時間(晨起或餐后)、保存溫度(常溫、4℃或-80℃)、運輸時長、是否添加保護劑(如RNAlater)等變量均未形成共識。這些因素會顯著影響微生物組成,導致同一人群在不同研究中呈現迥異的菌群特征。
其次,DNA提取方法多樣。不同試劑盒對革蘭氏陽性菌或孢子類微生物的裂解效率不同,進而造成物種豐度偏差。而后續的擴增子測序(如16S rRNA V3-V4區)中,引物選擇、PCR循環數、測序平臺(Illumina vs.Nanopore)等技術細節進一步放大數據異質性。
更復雜的是數據分析流程。從原始序列質控、OTU聚類或ASV劃分,到數據庫比對(Greengenes、SILVA或GTDB),再到α/β多樣性計算及統計模型選擇,每個步驟都存在多種工具和參數組合。缺乏統一分析管線,使得跨研究整合幾乎不可能,也阻礙了大樣本薈萃分析的開展。
為破解這一困局,國際學術界正推動多項標準化倡議。例如,人類微生物組計劃(HMP)和MiBioGen聯盟已發布樣本處理指南;全球微生物組標準聯盟(GSC)倡導使用MIxS元數據標準;而QIIME 2、mothur等開源平臺則致力于提供可復現的分析流程。此外,越來越多期刊要求作者公開原始數據與完整代碼,提升透明度。

未來,唯有通過多中心協作、建立菌群樣本庫與分析基準,并推動行業共識標準落地,菌群研究才能真正從“描述性科學”邁向“可預測、可干預”的精準醫學新階段。標準化,是通往這一未來的必經之路。