在人體腸道中生活著數以萬億的共生菌群，它們的種類繁多，可達上千種，數量也很驚人，是人體細胞總量的10倍以上，迄今為止，仍有80%以上的微生物不為人知。這些腸道微生物和人體存在著互利共生的關系，對于維持人類的健康發揮著重要的作用。它們在腸道中保持著一種動態的平衡，能夠合成維生素、幫助人體從食物中吸收營養、維持腸道免疫系統功能、抵擋有害微生物的侵害，但是當這種平衡因某些因素被打破致使腸道菌群發生紊亂時，人體就可能患上諸如肥胖癥、糖尿病、腸炎甚至癌癥等疾病。為了加深對人類疾病發生原因、藥物作用機理的理解，繼人類基因組計劃之后，科學家們又啟動了人類元基因組計劃，這使腸道菌群的研究迎來了一個新的浪潮。
在以往的腸道微生物群落多樣性研究中，人們主要采用DGGE等分子生物學方法及生物芯片對腸道菌群進行研究，但是這些方法都存在一定的缺陷。如DGGE只能檢測到環境樣品中十幾種優勢菌，但是對痕量微生物卻束手無策；電泳條帶中包含不只一種16S rDNA序列，要獲悉具體的菌種信息，還需進行克隆、測序，實驗操作繁瑣；此外，采用這種方法不能反映微生物的豐度情況。而生物芯片通過固定在芯片上的探針來獲得微生物多樣性的信息，“只能驗證已知，卻無法探索未知”，通過信號強弱判斷微生物的豐度也不是非常的準確。新一代高通量測序技術自2005年問世以來，以其數字化信號、高數據通量、高測序深度、高準確率等特點，已被廣泛的應用于腸道菌群的研究中，發表的論文達60多篇，其中不乏發表于Nature、PNAS、Genome Res、Gut、Gastroenterology等國際頂尖雜志上的文章。Roche 454測序平臺由于讀長較長，達300～500bp，能跨越16S rDNA序列一個或幾個可變區，是微生物多樣性研究的最佳平臺，使用該平臺發表的關于腸道菌群的論文達50多篇。美吉生物擁有Roche 454測序平臺，在腸道微生物群落多樣性研究方面積累了大量的成功案例。
美吉生物研究人員通過大量相關文獻的閱讀，發現高通量測序技術在腸道菌群多樣性研究中的應用主要聚焦于以下幾個方面：① 飲食、能量攝取、肥胖與腸道菌群之間的關系；② 腸道菌群與疾病發生之間的關聯；③ 抗生素治療對腸道菌群的影響；④ 不同個體腸道微生物群落結構及其受其他外界因素（壓力、致病菌感染、手術）的影響等。下文對其中的一些文章進行了介紹：
一、飲食、能量攝取、肥胖與腸道菌群之間的關系
1. A core gut microbiome in obese and lean twins——2009《Nature》
Turnbaugh PJ等人對胖瘦不同的同卵雙胞胎（31對）、異卵雙胞胎（23對）及其母親（46個）共154個個體的腸道微生物進行了研究。采用454高通量測序平臺測定了這些個體中微生物16S rRNA基因的V2和V6區，并選取了18個個體，測定了其腸道微生物群落的DNA。結果表明肥胖與腸道門級微生物的變化相關，胖人與瘦人相比，微生物多樣性明顯降低，擬桿菌門（Bacteroidetes）所占比例較低而放線菌門（Actinobacteria）所占比例較高。Shotgun reads與多個數據進行比對，發現不同個體中含有大量共有的微生物基因，在基因水平上可將它們定義為“核心微生物組”，而個體中的微生物與核心微生物組的偏離，則與各種不同的生理狀態相關（如胖瘦）。
2. Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa——2010《PNAS》
為了研究飲食對腸道微生物群落多樣性的影響，Filippo CD等人采用454高通量測序技術比較了15個健康歐洲孩子（EU）及14個健康非洲農村孩子（BF）腸道微生物群落的組成。EU的飲食具有典型的西方特色，而BF的食物則能代表傳統的非洲鄉下的飲食構成。研究人員通過PCR擴增29個糞便樣品的16S rRNA基因V5-V6區DNA片段并進行高通量測序，共獲得了438,219條高質量的reads。RDP數據庫比對結果顯示94.2%的reads屬于放線菌門（Actinobacteria），擬桿菌門（Bacteroidetes），壁厚菌門（Firmicutes）和變形桿菌門（Proteobacteria），然而它們在EU和BF中的比例具有顯著差異。BF腸道中擬桿菌占大部分，而壁厚菌所占比例較低。有趣的是，含有大量纖維素和木聚糖水解基因的Prevotella和Xylanibacter菌株只存在于BF中，并且所占比例較高。