Wiele badań wskazuje na znaczenie mikrobów jelitowych w utrzymaniu zdrowia człowieka. Mikroby te są również związane z podstawowymi procesami fizjologicznymi, takimi jak starzenie się, odpowiedź na leki, odżywianie i stany patofizjologiczne (np. choroby sercowo-naczyniowe, metaboliczne, onkologiczne, neurologiczne i autoimmunologiczne). Aby lepiej zrozumieć związek przyczynowy pomiędzy mikrobami jelitowymi a wynikami choroby, konieczna jest identyfikacja mikrobów w jelitach człowieka w wysokiej rozdzielczości, co pozwoli na sformułowanie skutecznych interwencji w celu zapobiegania lub leczenia chorób. Technika sekwencjonowania całego genomu (WGS) może być wykorzystana do mapowania gatunków drobnoustrojów. Jednakże technika ta wymaga głębokiego pokrycia sekwencjonowania i rozległej pracy obliczeniowej, co wyklucza jej zastosowanie w próbkach o skali populacyjnej obejmującej dziesiątki tysięcy osób. Mikrobiom ludzki w różnych populacjach może być badany przy użyciu techniki sekwencjonowania amplikonu 16S. Technika ta wykorzystuje PCR do amplifikacji i sekwencjonowania hiperzmiennych regionów bakteryjnych genów 16S rRNA. Dane z sekwencjonowania amplikonów są przetwarzane przez powszechnie stosowane potoki, takie jak Mothur, QIIME2 i DADA2, w połączeniu z rekonstrukcją obliczeniową. Przypisanie taksonomiczne odbywa się poprzez skonstruowanie drzewa filogenetycznego przy użyciu baz danych takich jak Greengenes, RDP i SILVA. Technika sekwencjonowania 16S pomaga wykryć zmiany w różnorodności mikrobiologicznej w różnych fenotypach człowieka. Co ważne, umożliwia ona identyfikację istotnych składników ludzkiego genomu na poziomie rodziny lub rodzaju. Jednakże technika ta nie pozwala na rozróżnienie mikrobów na poziomie gatunków, przez co nie może być stosowana do mapowania sekwencji mikrobów na poziomie gatunkowym. Postęp w technikach sekwencjonowania molekularnego doprowadził do gwałtownego wzrostu dostępności w pełni sekwencjonowanych izolatów drobnoustrojów jelitowych. Więcej niż jeden gen 16S jest obecny w genomach kilku pojedynczych szczepów mikroorganizmów, co ujawnia zmienność liczby kopii regionów hiperzmiennych 16S. Biorąc pod uwagę te ustalenia, w niedawnym badaniu wysunięto hipotezę, że to zróżnicowanie mikrobiologiczne można uwzględnić w celu określenia dokładniejszego zróżnicowania danych amplikonów 16S. Umożliwiłoby to mapowanie na poziomie szczepu, co wcześniej nie było możliwe. W niedawnym badaniu Nucleic Acids Research opracowano bazę danych Reference-based Exact Mapping (RExMap) zawierającą warianty regionu hiperzmiennego 16S i ich numery kopii. Baza ta powstała na podstawie ponad 170 000 genomów szczepów izolowanych z mikroorganizmów, uzyskanych z bazy genomów NCBI. W tym badaniu wykorzystano bazę RExMap do mapowania mikrobów na poziomie gatunkowym. Wiele szczepów drobnoustrojów z bazy RExMap ma podobne regiony hiperzmienne 16S i numery kopii. Wprowadzili oni termin "Operational Strain Unit" (OSU) dla tych szczepów, które nie mogą być rozróżnione tylko na podstawie regionów hiperwariacyjnych 16S. Co ciekawe, OSU zawierają nie tylko spokrewnione szczepy drobnoustrojów, ale również mikroby odległe filogenetycznie, co może być spowodowane horyzontalnym transferem genu 16S lub nieprawidłowym przypisaniem taksonomicznym. RExMap łączy sekwencje z próbek biologicznych, aby precyzyjnie dopasować szczepy drobnoustrojów i pomóc w walidacji eksperymentalnej. Ponadto może ponownie przeanalizować istniejące dane 16S dzięki metaanalizom na dużą skalę i homogenizacji danych sekwencjonowania. Takie podejście umożliwiło opracowanie szczegółowego krajobrazu ludzkiego mikrobiomu jelitowego, uwzględniającego dziesiątki tysięcy unikalnych mikrobów. W obecnym badaniu wykorzystano RExMap do ponownej analizy istniejących danych 16S ludzkiego mikrobiomu jelitowego pochodzących od 29 349 osób, uzyskanych z dziesięciu badań przeprowadzonych w szesnastu różnych regionach świata. Analiza RExMap danych mikrobiomu 16S była w stanie wychwycić około 75% gatunków wykrytych przy użyciu WGS przy mniej niż 1% głębokości sekwencjonowania. Podejście to pozwala uniknąć przypisania taksonomicznego i skupia się na dokładnym lub bliskim dopasowaniu sekwencji amplikonów 16S obecnych w bazie danych RExMap. W obecnym badaniu zaobserwowano, że ludzkie mikroby jelitowe różnią się w poszczególnych regionach świata. Warto zauważyć, że niektóre mikroby jelitowe występują obficie w określonym regionie. Stwierdzono, że podstawowy zestaw piętnastu mikrobów jest wysoce konserwatywny dla wszystkich ludzi, niezależnie od regionu geograficznego, genetyki gospodarza, demografii, diety, środowiska i stylu życia. Mikroby te odgrywają istotną rolę w homeostazie metabolicznej gospodarza. Zazwyczaj mikroorganizmy podstawowe osiedlają się w jelitach niemowląt i utrzymują się przez całe życie, przy czym ich liczebność jest zróżnicowana. Powszechność występowania i obfitość mikrobów rdzeniowych została potwierdzona poprzez podejście oparte na indeksowaniu całego genomu, tj. WGS i Kraken2. Kilka mikrobów należących do phylum Bacteroidetes, takich jak Prevotella copri i Bacteroides species, nie było skorelowanych z konkretnym regionem. Eubacterium rectale i Faecalibacterium prausnitzii to dwa mikroby rdzeniowe, które są związane z określonym stanem chorobowym. Oscillibacter sp. ER4, Fusicatenibacter saccharivorans, Blautia faecis, Romboutsia timonensis i Anerostipes hadrus to mikroby rdzeniowe, które są związane z fizjologią gospodarza.