Front Microbiol：Microbiotechology两大挑战

Link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmid/32265872/

Journal: Front Microbiol

IF: 4.259

微生物在工业过程中的应用通常被称为微生物技术(Microbiotechology, MBT)。

2011年至2019年在MBT上发表的800篇文章的加权关键词云。 “生物修复”和“生物降解”一直很突出，但从2015年开始可以看到向多组学技术发展的明显的趋势。

组学技术近些年来被广泛应用于微生物研究，使用这些高通量技术的常见问题是将它们仅仅用作一面镜子。

这种一维的方法导致了大量的描述性文章出现，这些研究虽然提供了关于微生物群落组成及其随时间或压力变化的新见解，但缺乏关于群落和的机制性理解。

in silico的组学技术和in vitro/in vivo的工程、实验、应用都存在很多挑战。

总结为两点：

(1) Integrative Molecular Analysis (IMA)

1.了解细胞分子(如mRNA、蛋白质)数量和类型的变化是如何相互关联的，以及这些分子的动态如何最终在细胞活动中表现出来。目前实现这一目标的一个关键障碍是用于研究调节微生物过程的分子的线性方法与这些分子调节细胞行为的非线性机制之间的不匹配。目前关键分子经常从细胞和所有其他分子中移除进行单独研究，但实际上它们会与这些分子发生自然的相互作用，从而创建动态系统。要更严格地了解控制微生物生命的细胞过程，需要在分子研究中应用的技术和方法发生巨大变革。需要先进的技术来同时研究多种分子类型，最理想的是在细胞内进行原位研究。

2.通过先进的技术和方法来破解基因功能。对基因产物的功能进行解码或改变至关重要的基因操作并没有像其他核酸技术那样迅速发展，这是深化对微生物生物学研究的一个关键瓶颈。

3.破译具有未知功能的庞大且不断扩大的基因数据库的生物学作用。这些工作在很大程度上依赖于计算方法来进行函数预测，而计算方面的改进对于推动这一领域的发展至关重要。还需要在功能预测中包含分子间相互作用的计算方法。

(2) Microbial Community Mechanisms (MCM).

MCM核心是微生物群落如何相互作用、与潜在宿主以及与环境相互作用的全面机制性的理解。

这种理解只能通过利用和进一步开发基因组工程工具以及大量的组学技术来实现。

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