虽然我们可能忽略了
微生物，但它们仍存在于我们身体的各个部位，皮肤、肺和胃肠等地方都有它们的身影。事实上，人体中的微生物数量可能是人体细胞数量的十倍，它们对人体的健康有着至关重要的作用，帮助我们消化食物，制造维生素，甚至帮助我们塑造肌肉系统。最近的研究显示，微生物在疾病方面，如溃疡、心脏病和
肥胖症等扮演着重要的角色。为揭示人体健康疾病状态与人体微生物群系1的关系，美国国立卫生研究院（NIH）于2007 年12 月19 日宣布正式启动一项新的基因工程——人体微生物群系项目（HMP）。
1 背景及简介
有数以万亿的微生物个体活跃在人体内部或体表，包括细菌、古细菌、
真菌、
寄生虫和病毒等。这些微生物占人体总重量的1%-2%，其中许多微生物对人体健康维持有重要作用，帮助我们消化食物，制造维生素，甚至帮助我们塑造肌肉系统。而同时还有一些微生物则可能导致人体疾病。然而，目前对健康和疾病状态下这些细菌、真菌和其他微生物的作用还所知甚少。
表1 人体上的其他生命
人体部位 微生物数量
嘴和喉咙 每毫升有1 百万到10 亿个微生物
皮肤 每平方厘米的干燥皮肤上有1 千个细菌，湿润的地方最多有1 百万个
胃 每毫升最多有1 万个微生物
肠道 每克大肠最多有1 万亿个微生物，是世界上生物密度最高的地方
为全面分析人体微生物群系，揭示微生物与人体健康和疾病状态之间的联系，NIH 于2007 年12 月19 日正式启动人类微生物群系项目（Human Microbiome Project，HMP）。作为NIH 医学研究路线图的一部分，NIH 将在将在未来5 年内在HMP 上投资1.15 亿美元。
第一步是对600 种微生物的测序，通过合并其他国际资助项目获得的微生物基因组信息，从而形成大约1，000 种微生物基因组的数据库。
第二步，研究人员将对取自于健康志愿者身体组织样品内的微生物进行表征分析。样品来自于人体内5 个已知为微生物群落寄生的区域：消化道、口腔、皮肤、鼻腔和女性泌尿生殖道。
第三步中展示项目将从患有特定疾病的志愿者体内获得样品，从而可以将微生物在人体特定区域的存在及变化情况与特定的疾病之间建立联系。
通过宏基因组学方法和传统基因组DNA 测序方法的协调，HMP 将为进一步研究人体相关微生物群落奠定基础。整体而言，HMP 有以下4 个目标：
确定个体之间是否有共同的核心人微生物群系的存在；
加深对人体微生物群系的变化是否与人体健康状况相关的理解；
开发实现上述目标所需要的新技术和生物信息学工具；
处理伴随HMP 项目相关的伦理、法律和社会问题。
2 主要计划
2.1 设定微生物基因组测序的参照系（reference set）及人体微生物群系的初步表征分析
对600 种可培养及不可培养的细菌及非细菌类微生物测序。与现有的微生物基因组及其他计划项目合并后，构成由1，000 种微生物基因组组成的参照系；对微生物群落进行宏基因组学复杂性分析，并确定在单个区域是否有核心微生物群系的存在。早期研究将运用16S rRNA 测序，随后采取宏基因组测序。需要研究的区域包括：胃肠道、女性泌尿生殖道、口腔、鼻腔和皮肤。
2.2 疾病与人体微生物群系的关系
该计划通过展示项目确定人体健康与微生物群系变化的关系。通过研究人员发起的项目，进一步推动HMP 应用于感兴趣的特定疾病与人体微生物群的相互关系研究。
2.3 开发新的技术
利用测序的低成本优势来扩展对人类微生物群系的认识，需要微生物基因组测序技术的进步。由于目前部分微生物还不能人工培养增殖，对其基因组进行完整测序受到限制。为了扩大参照系中可以获得的序列条目的数量，需要针对目前尚不能培养的微生物开发一些培养或者分离分析技术。从长期来看，对个体微生物进行测序或者其他可以对复杂微生物群落的成员进行分析的技术至关重要。
2.4 开发新的计算分析工具
由于来自宏基因组测序和其他相关部分的庞大数据量和复杂性，需要新的分析工具从序列数据、功能基因组数据和主题元数据中抽取关键的信息。此外，如果下一代测序平台得到应用，产生的海浪数据也需要新的分析工具。
2.5 建立数据分析和协调中心（Data Analysis and Coordinating Center，DACC）
DACC 将作为HMP 项目的数据源、结果和结论存放点。由于HMP 公共资源项目的性质，DACC 将对数据获取和分析等方面的协调具有重大意义。DACC具有以下功能：
原始数据、元数据和处理后的数据的追踪、存储和发布；
协调数据分析；
为研究团体开发数据获取工具；
协调元数据标准的建立；
为公布国际项目的活动提供一个平台。
2.6 建立资源存放点
需要建立一个主要的存放点，用于存储HMP 项目中的材料和相关产物，包括：
培养的微生物；
从不能培养的生物体中扩增的DNA；
宏基因组DNA 样品。
存放点的建立，将使得以合理的
收费标准向其他研究组织提供材料和其他服务成为可能。
2.7 HMP 伦理、法律和社会问题
伦理、法律和社会问题包括：
临床和健康特征；
可能的微生物群系的法律价值；
生物恐怖和生物防御方面的应用；
HMP 推动的新技术的使用；
个体微生物群系的所有权及个人隐私问题。
3. 已经资助项目
启动HMP 数据资源
NIH 人类路线图计划（roadmap plan）资助的HMP 在2007 年向位于Baylor医学院、The Broad 研究所、J. Craig Venter 研究所和Washington 大学等四家单位的测序中心提供了总额820 万美元的资助，为HMP 数据资源的构建搭建初步平台。包括：
对应从人体内分离出的200 种微生物进行测序；
征募一批用于微生物获取的健康人员并从特定的身体区域中获得样品；
开始进行16S rDNA 基因的宏基因组测序分析，估计不同身体部位微生物群落的复杂性。
4. 拟资助项目
HMP 数据分析与协调中心；
开发HMP 计算机分析新工具；
开发研究人类微生物群系所需技术；
人类微生物群系展示（Human Microbiome Demonstration）项目；
构建HMP 参照序列数据库（Reference Sequence Data Set）；
研究HMP 相关伦理、法律和社会问题。
4. 项目意义
美国休斯敦Baylor 医学院的人类基因测序中心的George Weinstock 称，这是一个完全未知的领域，将对我们理解人类健康和疾病产生重大影响，以前因为这个问题的复杂性，我们没有能力接近它，而现在人们终于可以打开一扇门。NIH 主席Elias Zerhouni 表示，HMP 项目的实施将对人类健康和预防、诊断及治疗一系列疾病具有重大影响。
王小理 整理自
http://www.nih.gov/news/pr/dec2007/od-19.htm
http://www.implight.net/node/6851
http://news.biox.cn/content/200705/20070528085504_834.shtml
作者：
2008-1-3