Page 163 - 中医针灸与人工智能

第五章 肠道微生态健康与针灸干预研究

第四节 人工智能与肠道微生态

一、发展现状

（一）肠道菌群分析历史进程
1.第一阶段（17世纪—20世纪末）
在这一时期科研人员主要通过传统的生物学方法，在细胞层次对肠道菌群进

行分析。人类肠道菌群研究始于17世纪，当时的列文虎克、莱迪、科赫等是研
究宿主-微生物互作的先驱。1917年尼索首次分离出大肠杆菌益生菌菌株，明确
了定殖抵抗的作用。1944年Hungate发明了可培养厌氧菌的滚筒技术，成功分离
培养了一种厌氧菌。1958年Eiseman报道了将健康人类粪便以灌肠的方式进行粪

菌移植（Fecal Microbiota Transplantation，FMT），成功医治了4例伪膜性肠炎病
人。1965年，Schaedler等首次将细菌移植给无菌小鼠，揭示了肠道菌群对宿主发
育及生理功能的重要性，这一创举建立了利用无菌动物研究肠道菌群对宿主作用

的新方法。1989年，Janeway提出免疫细胞通过模式识别受体感知菌群信号以启
动免疫应答，而在随后的研究中也进一步证实菌群对免疫系统具有调节作用。
2.第二阶段（2000—2010年）
随着测序技术的不断发展，利用测序信息对肠道菌群进行分析成为这一阶段

的主要方式，肠道菌群分析进入分子主导阶段。2003年，Rowher首次利用宏基
因组学方法在人类粪便中发现了此前未被培养的病毒组。2005年，第二代测序技
术的提出显著提升了16SrRNA基因扩增组的测序深度，可从分类层级上分析复杂

菌群，同时也推动了利用宏基因组数据组装微生物基因组，帮助深入阐释人类微
生态的功能与特征。2007年，人类微生物组项目（Human Microbiome Project，
HMP）正式启动，标志着对于人类微生物菌群的研究从个体研究走向大规模人
群的研究，自此大量微生物菌群数据开始产生。

3.第三阶段（2010年至今）
由于肠道菌群研究中产生了大量测序数据，如何从海量数据中获取有用的知
识成为研究人员的当务之急，此时机器学习的崛起为肠道菌群研究提供了新思
路，肠道菌群分析也因此进入数据主导阶段。2010年，名为微生物生态学定量研

究（Quantitative Insights Into Microbial Ecology，QIIME）的工具开始使用，其能
够对微生物组测序所产生的大量数据进行分析并解释。QIIME的出现，标志着机

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