在微生物组研究中，“谁在发挥作用以及发挥何种作用”是亟待解决的关键问题。本文将介绍跨组学联合分析的新进展，为破解这一难题提供思路。

宏基因组（Metagenomics）：能够揭示微生物群落的遗传潜力，包括物种组成、基因目录及代谢通路预测等，但无法直接反映群落实际表达的活性功能。

宏蛋白组（Metaproteomics）：可直接检测群落中实际表达的蛋白质，反映微生物群落的实时功能状态，如酶活性、代谢调控及宿主 - 微生物互作等。

通过宏基因组与宏蛋白组的联合分析，能够实现 1+1>2 的效果，有效连接遗传潜能与功能表达。

l   识别被激活的基因及特定状态下发挥作用的代谢通路，弥补单一组学研究的局限性；

l   提高微生物组功能研究的准确性，宏基因组预测的功能可能因环境因素（如 pH、温度）或宿主调控而未被表达，宏蛋白组可验证这些预测的可靠性；

l   揭示微生物 - 宿主互作机制，通过整合宏基因组的物种组成信息和宏蛋白组的功能活性信息，解析微生物对宿主生理的影响机制。

借助宏基因组和宏蛋白组联合技术，可揭示糖尿病前期和初发 T2D 患者的肠道微生物功能特征（相关研究发表于期刊 ebiomedicine，影响因子 9.7）。

肠道微生物群在调节宿主代谢方面发挥重要作用。已有研究表明，与健康个体相比，T2D和糖尿病前期个体的肠道微生物组存在差异，不同年龄和种族群体中疾病相关微生物特征也有所不同。然而，抗糖尿病药物等混杂因素干扰了对疾病发展过程中肠道微生物变化的识别。

研究人员从苏州队列招募 254 名参与者，分为初治 T2D 患者（TN-T2D，n=77）、糖尿病前期个体（Pre-DM，n=80）和葡萄糖耐量正常个体（NGT，n=97）。每位参与者提供两份粪便样本，一组用于宏基因组鸟枪法测序以进行功能分析；另一组共 84 个样本（每组 28 名年龄、BMI 和性别匹配的参与者），采用 iTRAQ-LC-MS/MS 进行宏蛋白质组学分析，以获取粪便样本中微生物和宿主蛋白的相关信息。

与 TN-T2D 组相比，Pre-DM 组和 NGT 组中嗜粘蛋白阿克曼菌的丰度较高，拟杆菌属的丰度较低；

与 NGT 组相比，Pre-DM 组和 TN-T2D 组中几种产生丁酸盐的厚壁菌门物种相对丰度较低，这与疾病从糖尿病前期向显性 T2D 的发展过程一致；

发现 Pre-DM 组中肠杆菌科物种（以大肠杆菌为主）丰度较高，而可能参与变形菌门特异性反应的宿主蛋白水平较低；

与 TN-T2D 组和 Pre-DM 组相比，NGT 组中几种宿主衍生的 AMPs 水平有更高的趋势，提示 NGT 个体可能对入侵的疾病相关微生物具有更强的防御能力。

在向 T2D 过渡之前，Pre-DM 个体的肠道生态系统可能已发生独特且非线性的变化。后续需要更大规模的纵向随访研究，以阐明微生物功能从糖尿病前期向糖尿病的转变过程，并明确肠道微生物群与宿主在显性 T2D 过渡阶段相互作用的性质。