人體內(nèi)生活著比人體自身細(xì)胞數(shù)目還多10倍的微生物，其中能夠在實驗室純培養(yǎng)的僅占30％左右。而正是在這個龐大的微生物群體中蘊藏著關(guān)乎我們健康、疾病以及藥物的眾多秘密。為此，包括我國在內(nèi)的多個國家正在醞釀著繼人類基因組計劃后的“人類元基因組計劃”。

　　●及時抓住微生物學(xué)發(fā)展機遇

　　趙國屏為公眾所熟知是他從事人類基因組研究之后所獲得的累累成果。從乳光牙疾病相關(guān)基因的克隆，到鉤端螺旋體基因組的測序和功能注釋，從SARS分子流行病學(xué)和SARS冠狀病毒的分子進化到家蠶微衛(wèi)星整合分子遺傳圖譜的繪制，在國際上都是值得一提的基因組研究成果，刊載其論文的《自然》、《科學(xué)》等權(quán)威雜志對此也曾不吝于贊譽之詞。其實，他起先是一位專攻分子生理生化的微生物學(xué)家，與人類基因組和人類遺傳的研究扯不上多少關(guān)系。

　　“1998年轉(zhuǎn)向做人類基因組研究時我已經(jīng)50歲了。古人云，‘人過三十不學(xué)藝。’孔子曰，‘四十而不惑，五十而知天命。’當(dāng)時，我真不明白該不該轉(zhuǎn)這個行，我的‘天命’究竟是干什么？但是我知道，這是國家的需要，是時代的需要。所以，自己只能勇敢地去面對這樣一個幾乎完全陌生的領(lǐng)域，只能邊干邊學(xué)。”他告訴記者，在過去的一百多年間，從對病原微生物的認(rèn)識、鑒定，到開發(fā)疫苗預(yù)防傳染病，以及抗生素的應(yīng)用，微生物學(xué)經(jīng)歷了從未有過的輝煌。然而，以純培養(yǎng)為代表的傳統(tǒng)微生物學(xué)研究手段此時也遭遇到了瓶頸，“已經(jīng)知道的都知道了，不知道的則太難知道”，微生物學(xué)面臨向何處去的抉擇，微生物學(xué)家出身的趙國屏也一直在思考著這個問題。

　　“人體內(nèi)生活著比人體自身的細(xì)胞數(shù)目還要多10倍的微生物，對人的消化、免疫、抗病和藥物代謝等過程都有重要的影響；各種藥物特別是中草藥的代謝與體內(nèi)菌群關(guān)系也十分密切；體內(nèi)共生菌群的結(jié)構(gòu)不同可能是影響其藥理作用和毒性的重要因素。但目前能夠在實驗室純培養(yǎng)的微生物還僅占世界上微生物總數(shù)的1％～10％，對腸道細(xì)菌而言，也僅占30％左右。絕大多數(shù)尚未能培養(yǎng)的微生物的代謝功能還未被認(rèn)識；而就在這里面，蘊藏著微生物領(lǐng)域中醉多的未知。”已在基因組領(lǐng)域奮斗了八年多的趙國屏院士，此時重新審視微生物學(xué)發(fā)展方向的時候，意識到基因組研究技術(shù)將成為幫助微生物學(xué)家破解眾多未知領(lǐng)域的有力武器；其效率要比其他方法高得多。

　　八年輪回之后，趙國屏帶著新近的基因組技術(shù)一起回到了老本行；但這次他是站在更高的起點上，這個起點就是“元基因組”，其目的是解析微生物群落中所有基因組信息的總和。由于微生物基因組DNA序列具有種屬特征，用基因組DNA序列的種類及其被檢出的頻度就可以代表群落微生物種群的種類和數(shù)量。因此，采用高通量、大規(guī)模和系統(tǒng)化的基于DNA序列的方法就能夠分析、監(jiān)測和認(rèn)識微生物群落及其生命過程，從而破解這本微生物群落的大部“天書”。

　　●憧憬人類元基因組計劃

　　“人類元基因組”是指人體內(nèi)共生的菌群基因組的總和，包括腸道、口腔、呼吸道、生殖道等處菌群。趙國屏院士指出，目前由于對微生物群落結(jié)構(gòu)決定其功能的規(guī)律缺乏認(rèn)識，沒有分析和控制復(fù)雜微生物群落的先進、可靠的技術(shù)方法，因此在實踐中就體現(xiàn)出四個“不清除”，即群落的菌種組成結(jié)構(gòu)不清除，關(guān)鍵的功能菌類型不清除，群落的功能基因組成不清除，群落結(jié)構(gòu)與生態(tài)功能在不同環(huán)境下的動力學(xué)變化規(guī)律不清除。這些問題直接導(dǎo)致目前基本上是憑經(jīng)驗在進行“黑箱操作”，甚至完全忽視微生物群落作用的狀況。譬如，目前的藥物代謝研究基本不考慮實驗動物腸道菌群對藥理和毒理的影響；目前使用的各種微生物群落多為自發(fā)建立，控制水平低，運行效果不穩(wěn)定，缺乏干預(yù)、調(diào)控手段，不能實現(xiàn)對群落結(jié)構(gòu)和功能的優(yōu)化。