新工科毕业设计研究与实践项目学生申报通知（微生物组及其与人类细胞的互作解析和调控）

2026-09-15

各学院（部）：

为更好开展新工科毕设项目，提升项目质量和水平，“微生物组及其与人类细胞的互作解析和调控”新工科毕业设计项目现面向全校毕业班学生进行招募。现将有关事项通知如下。

一、项目背景及意义

精准营养调控和重大慢病防治是“健康中国2030”的国家重大战略需求。肠道微生态失衡是导致消化系统疾病、代谢性疾病、精神疾病在内的诸多重大慢病发生和发展的重要病因。肠道微生物组与宿主的相互作用的研究是解析疾病发生发展，预防和治疗慢性疾病的重要理论基础。肠道生物学的研究因为其复杂的本质难以结合实验进行验证，所以需要各种数据的积累和精确模型的构建，也为发展基于肠道系统计算机模拟提供了天然的便捷性。肠道微生物组和宿主细胞内部，以及与宿主细胞之间的相互作用大体可以分为基于代谢底物的利用以及基于信号分子的调控作用两大类。因此，本项目通过计算机辅助计算融合先进的机器学习技术，网络控制与分析手段，软件开发，和合成生物学技术等对这两大类互作进行基于大数据的构建分析和实验验证，以期为促进生命医药大健康，精准食品营养等的基础数据和理论发展提供有力的支撑。

二、项目目标

本项目旨在设计相关子课题来挖掘和分析人类肠道微生物与人类细胞的代谢互作和通信调控。具体希望实现以下目标：

（1）肠道微生物组代谢交叉喂养互作网络解析

（2）肠道微生物组群体感应通信网络的解析与重构

（3）肠道菌群与人体细胞之间的互作及其与疾病的关联分析

（4）AI驱动的食品营养对菌群-疾病关联的精准调控与干预

三、项目优势

（1）本新工科毕设项目已经连续执行五届（2022-2026），获得2026年新工科毕设优秀项目，且本项目衍生指导两届iGEM国际比赛，分别斩获2024和2025年的全球银奖和金奖，在课题设置和学生科研训练方面经验充足；

（2）指导教师团队实力雄厚，理论模型算法支撑充足，计算资源丰富，实验基础条件优越。本项目依托天津大学化工学院刘春江教授团队，天津大学合成生物学与生物制造学院乔建军教授，天津大学生物信息学中心高峰教授团队，天津大学医学院田裕涛教授团队，牛津大学工程系杨爱东教授团队，中南大学计算机系郭菲教授团队。

（3）课题交叉属性强，紧扣当前机器学习大模型技术，应用数学建模等需求。本项目中涉及数据挖掘分析，数据库制作，知识图谱实现，软件开发，网络控制等前沿技术与理论，对于对人工智能在生物系统的实现与融合是一次很好的实操的机会；

（4）往届毕业生全部保研至清华、北大、协和医学院、浙大、上交、复旦等名校，优秀学生交流经验，助你高质量完成毕设；

（5）项目子课题以计算生物学为主，实验验证为辅。大部分只需要数据的收集和分析，少部分课题需结合实际情况进行湿实验验证。课题可以远程指导，线上实时讨论和分析。