感谢各位，我是illumina公司销售部的刘雪燕，其实我已经很久没有做这种有点学术方面的报告，虽然我以前也是市场部出来的。

所以我尽量花十几二十分钟时间就高通量测序和微生物研究方面相关的内容给大家做个报告。

花一分钟时间跟大家介绍一下illumina公司，我相信在座的专家、老师、同行对illumina公司都已经有所了解。

illumina公司是1998年成立，成立之初是以基因芯片技术平台为主要产品。后来在2007年收购了Solexa公司，进入二代测序行业。

随着二代测序技术的不断地发展、不断地突破、测序成本不断地下降，illumina公司也在整个生命科学特别是基因分析产业的地位不断提高。现在年复合增长率达到21%，去年的整个营销达到了33亿美金。也因为技术上的不断进步，被评为MIT（麻省理工科技评论）最聪明的公司，成长最快的公司。

我自己在illumina公司比较多年，看到整个技术的发展过程。非常非常深刻的体会就是，技术的发展会带来整个产业科学界的巨大变化。技术的发展，推动整个科学研究技术手段的不断提高，促使科学本身的研究领域，以及应用领域不断的有突破。

这种突破又带来了产业方面的（变化），会创新出来一些新的产业，产业不断地升级；而产业应用的发展，又反过来促进技术的再一次的突破。

这个良性循环，确实我是在illumina公司工作这些年体会的特别特别深。

二代测序刚开始2007年的时候，基本是高校、研究所这种非常阳春白雪的高大上的客户在用。

随着过去十年的发展，二代测序从高校研究所，从所有的Paper里面开始走进了跟生命科学、人体健康等等相关的各个行业，包括现在的生殖健康、NIPT（Non-invasive Prenatal Testing，无创产前DNA检测）、肿瘤学研究，包括现在最新的这种 Immuno-therapy（免疫治疗）、Popgene（流行基因）等。

现在全球范围内欧洲、美国以及中国做的这些大型的PMI研究，到消费者人群D2C研究，二代测序也开始慢慢的进入。刚刚发布的 CircleDNA，也是用的WES（whole exome-sequencing，全外显子组测序）的方法，来做消费人群的这些检测。还有像复杂疾病、农业、生物制药等等，随着二代测序技术的成熟和成本的下降，应用领域已经渗透到这些领域的各个方面。

那关于微生物领域，这个又是二代测序应用发展比较快的一个领域。

1977年美国科学家Carl Woese就提出三域学说，把生物的分类从真核和原核两类，分为细菌、古菌和真核三大类型。所以我们又把微生物分为细菌和古菌两种类型。其实三域学说是整个奠定了我们微生物研究的一个理论基础。

在高通量测序出现之前的微生物研究，我们做16S，用之前的毛细管测序的技术，所需要的这个生物检材，DNA input的量等都需要比较多。

所以我们一般做微生物研究的时候，我自己原来读研究生的时候做很多的这方面的实验室工作，要落纯培养，然后后面做生化鉴定，然后再做测序。

特别是落纯培养，我记得我读书的时候，早上五点钟就要去那个养猪场提新鲜猪血，因为我的培养基要用新鲜猪血来做，市场上是买不到新鲜的、流动的猪血的，都是猪红，可以做汤那种猪红，所以我五点钟就去猪场要猪血。即便是经过这么复杂的培养落纯，以过去的传统技术，也只能做到1%的细菌能够真正的做到后面的生化和基因组的测定。

我们以前在P2实验室做真菌实验，真菌在培养基里面你怎么都养不出来，结果在环境里面到处污染，所以过去的传统方法对微生物的研究是有很大的一个瓶颈的。

那高通量测序技术的出现呢，对微生物研究带来很大的一个进步，拓展更多的可能性。

因为这种高通量的技术，它只需要非常简单的方法，就可以测到16S、宏基因组、WGS（Whole-genome sequencing全基因组测序）等等。这种技术的发展，使得整个微生物的研究推向了一个新的应用水平。

美国2008年就启动了一个人体微生物组研究，从2008年到2013年经过五年的时间，对300个健康人群的整个肠道微生物进行鉴定。当时是为了做一个数据库，了解我们健康人群的肠道微生物的整个宏基因组状况，是一个什么样的状态，相当于建造一个模式。这个工作现在已经结束了，确实也为整个研究肠道微生物奠定了非常好的一个基础数据。

这种基础数据为进一步的，我们在健康人群肠道微生物组的数据基础上，进一步去研究不同疾病类型、不同的生命状态下的整个肠道微生物，奠定了非常好的基础。

因为技术的发展，相关的文章也发表得越来越多了，从16S、WGS（Whole-genome sequencing全基因组测序），到现在的越来越多的做宏基因组的研究。

我当时第一篇去学习的宏基因组文章是华大做的，两个秦博士一起做的。当时我把这篇文章好好读了一遍，才知道，原来我们的肠道微生物有上千种的细菌互相作用，跟我们的人体健康完全是息息相关的。

现在宏基因组的文章越来越多，而且这种文章带来的新的应用范围也越来越多，所以科学研究的技术进步，确实带来了应用和产业上的这些发展。

那现在我们再说微生物组，特别肠道微生物组，就像今天的会有很多的分会场，也就是因为微生物组群与整个人体健康的整个生命的过程中息息相关。

我在几年前参加的这些微生物的会议，特别是在肠道微生物的相关的报告中，学到了很多东西，了解到肠道微生物最初是跟肥胖、慢性疾病的相关性，后来是我们的精神疾病、肿瘤等等都相关。那现在包括做我们做D2C（design to consumer），做人的皮肤表面的微生物研究，又应用到一些美容产品。还包括粪菌移植等等这些所有方面的研究和应用，有一段时间我说，这个肠道微生物有点包治百病的味道，感觉跟我们所有的生命状态的各个方面都这么的相关。

那我今天的报告是——肠道噬界，我还想跟各位报告一下噬菌体方面我认为比较相关的一些领域。

在我们的肠道微生物里面，除了这些细菌之外，还是有大量的病毒存在，数以亿计的病毒的存在。我们要研究肠道微生物，就不能忽视这些病毒，噬菌体就是一个侵蚀细菌的病毒。而噬菌体的存在，同时确实跟我们人体的健康状态是相关的，所以我们要研究肠道微生物，不能忽视噬菌体的研究。

说起这个噬菌体，其实跟我们本身的测序还是有很多的渊源的。

在1977年，Sanger在做第一个WGS（Whole-genome sequencing，全基因组测序）的时候，就是测的噬菌体的5X，那时候只有5000个碱基。但即便是1977年，测5000个碱基，都是非常耗时耗力，而且消耗了大量的资源的一个测序工作。

经过这么多年的发展，5000个碱基对我们来说已经是太小儿科了，今天像illumina最高通量的NovaSeq，一次可以做到几个T的数据。

但是当年从哪里起始的呢？是从噬菌体的研究，第一个WGS（Whole-genome sequencing，全基因组测序）从5000个碱基，从噬菌体开始的。所以噬菌体一刚开始就跟我们测序工作是息息相关的。

到今天为止，illumina很多的测序仪，从最小的HiSeq到最大的NovaSeq，我们在装机的时候呢，会做一个验证实验，我们的标准品就是噬菌体。还是以当年的最经典的噬菌体做为我们装机验证的标准品，验证这个机器是否达标，整个实验流程是否准确的一个标准品。所以噬菌体跟高通量测序技术，从历史渊源上就非常的相关。

但在我们的实际工作中，噬菌体确实也跟我们的一些肠道疾病，就有直接的相关性，比如像这种肠炎。因为噬菌体是侵蚀细菌的病毒，不是我们自体细胞的病毒，是细菌的病毒。

所以当噬菌体这种病毒丰度增加的时候，细菌数量就会下降，就会发生菌群失调。而这种菌群失调就会引起肠炎，因为它会召集很多的免疫细胞。

那我们在研究肠炎的时候就会发现，肠炎人群的噬菌体的数量是跟正常人群的菌群是不一样的。不只是肠炎，我们研究肠癌的时候，也会发现肠癌人群和正常人群的肠道中的噬菌体数量是不一样的。

所以我们可以把噬菌体做为一定的Biomarker（生物标志化合物），或者一定的研究目标来进行肠炎、肠癌等消化道系统疾病的一些研究手段。

所以噬菌体跟细菌之间的相互作用关系，是互生互克，互生互长的，是相容则利，不相容则毁的。

所以呢，在我们研究肠道微生态的时候呢，噬菌体是不可忽视的一个研究对象。

噬菌体组学的这些研究，包括我们对噬菌体越来越多的了解，也带来一些产业上的新的机遇。

就像我们现在做抗生素治疗也碰到越来越多的瓶颈，耐药菌株越来越多。那么噬菌体作为一个非抗生素类的治疗手段，就会有它的用武之地。

2018年，美国FDA批准了第一个噬菌体的临床试验，就是用噬菌体来针对做细菌类疾病的一些治疗。对噬菌体进行包装，进行修饰之后呢，确实可以作为药物或者治疗手段。

整个噬菌体组学，我觉得在肠道微生物领域，不管是作为研究的Biomarker（生物标志化合物），或者做为治疗手段，甚至作为一个产业的一个新兴的机会，都是值得我们去关注的。

除了噬菌体之外，我还跟各位介绍一下为什么需要用高通量测序来研究微生物。

虽然某一种细菌或者某一种病毒的基因组非常小，但它所存在的这个环境，可能是几千上万种的细菌和微生物共同组成的一种生态环境。

影响我们整个生命所存在的状态的不管是外部的土壤、空气中的微生物组群，还是我们体内的这种肠道微生物组群，它都是一个宏基因组的概念存在的。我们不可能只研究某一种微生物或者某一种病毒，对我们来说更多的是研究这个微生物群态对我们整个人体生存状态的影响。

所以宏基因组研究恐怕才是我们真正所需要关注和最终的一个研究方案，那么研究宏基因组呢，就非常非常需要用到这个高通量测序技术。而且高通量技术本身的发展呢，也为宏基因组研究带来了很多的这个便利。

而且我们今天谈到的这个高通量测序，不只是说我今天只是拿一个Sequencing序列。从前期的样品制备，到后面的这个数据，生物信息学的分析，这个整体解决方案给宏基因组研究，给我们所谓的肠道微生物的研究，都提供了一个非常好的技术支持和技术平台。

最后我想说，如果我们把我们的肠道比作一个宇宙，深邃的宇宙，那么这里的繁星点点呢，就是我们的各种各样的微生物。而高通量测序仪就像一个天文望远镜一样，让我们在肠道微生物环境里面看得更深，看得更远，能够更大程度上帮助我们了解自身的健康状况，控制疾病和治疗疾病，谢谢大家。