原創(chuàng) Cell Press CellPress細(xì)胞科學(xué) 

生命科學(xué) Life science

2007年，“人類微生物組計(jì)劃”啟動(dòng)。過去十幾年，我們?cè)诶斫馊祟愇⑸锝M以及人體微生物網(wǎng)絡(luò)與疾病、健康和發(fā)育的關(guān)系，取得了顯著的進(jìn)展。盡管依然存在許多挑戰(zhàn)，但我們渴望了解如何利用豐富的微生物組數(shù)據(jù)來促進(jìn)人類健康和疾病治療。本合輯聚焦該研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展，精選了發(fā)表在Cell Host & Microbe和Cell Reports Medicine上的人體微生物組論文的摘要，希望大家喜歡！

1.從腸道微生物組的角度重新思考健康飲食

鑒于飲食相關(guān)慢性病在全世界范圍內(nèi)流行，循證膳食建議對(duì)于促進(jìn)人群健康至關(guān)重要。盡管人腸道微生物群對(duì)飲食和慢性病病因的生理影響非常重要，但全球各地的國家膳食指南才剛剛開始借鑒腸道微生物群研究領(lǐng)域所取得的科學(xué)突破。來自愛爾蘭科克大學(xué)學(xué)院（University College Cork）微生物學(xué)系的Jens Walter團(tuán)隊(duì)在Cell Host & Microbe發(fā)表綜述論文，重點(diǎn)關(guān)注了宿主-微生物相互作用介導(dǎo)膳食生理效應(yīng)的機(jī)理性證據(jù)，從微生物組研究的角度對(duì)當(dāng)前的膳食建議進(jìn)行了討論。研究人員利用這些研究成果解決營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域的爭議問題、推進(jìn)飲食策略創(chuàng)新，并提出一個(gè)將微生物組納入營養(yǎng)學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)框架。營養(yǎng)學(xué)和微生物組學(xué)科中關(guān)鍵范式的一致性印證了當(dāng)前膳食指南建議的合理性，而系統(tǒng)地將微生物組科學(xué)納入營養(yǎng)學(xué)研究有望進(jìn)一步改善和創(chuàng)新健康飲食。

2.遺傳性陰道細(xì)菌影響免疫耐受性并與嬰兒期過敏性敏化的早期標(biāo)志物有關(guān)

兒童期過敏性疾病和哮喘風(fēng)險(xiǎn)的增加與產(chǎn)前暴露、嬰兒腸道微生物群擾動(dòng)以及產(chǎn)婦是否罹患哮喘有關(guān)，學(xué)術(shù)假設(shè)認(rèn)為這些相關(guān)性關(guān)系與微生物的代際傳播有關(guān)。來自加州大學(xué)舊金山分校醫(yī)學(xué)院的Susan V. Lynch團(tuán)隊(duì)在Cell Reports Medicine發(fā)表研究論文，利用產(chǎn)婦陰道（n = 184）和對(duì)應(yīng)的嬰兒糞便（n = 172）樣本，確定了四個(gè)成分和功能各不相同的、以乳酸菌為主的陰道微生物群，這些微生物群與產(chǎn)婦產(chǎn)前健康、暴露以及嬰兒1歲時(shí)的血清免疫球蛋白E（IgE）狀態(tài)有關(guān)。不同產(chǎn)婦-嬰兒組之間母嬰共同細(xì)菌的差異與陰道微生物群、產(chǎn)婦是否患有過敏/哮喘和嬰兒IgE水平有關(guān)。與嬰兒IgE相關(guān)的可遺傳細(xì)菌基因途徑包括脂肪酸的合成以及組胺和色氨酸的降解。在體外，垂直傳播的詹氏乳桿菌（ Lactobacillus jensenii）菌株在人類抗原呈遞細(xì)胞中誘發(fā)了免疫抑制表型。補(bǔ)充詹森乳桿菌降低了小鼠肺部嗜酸性粒細(xì)胞的數(shù)量，緩解了嗜中性粒細(xì)胞擴(kuò)張并降低了IL-4+ CD4+ T細(xì)胞的比例。因此，細(xì)菌遺傳和過敏遺傳是密切相關(guān)的，這表明微生物也是疾病代際傳播的影響因素之一。

3.補(bǔ)充益生菌混合物可加速腸道微生物組成熟并降低超早產(chǎn)兒腸道炎癥

益生菌越來越多地被用于早產(chǎn)兒，以預(yù)防壞死性小腸結(jié)腸炎（necrotizing enterocolitis）和新生兒敗血癥（neonatal sepsis）。然而，學(xué)術(shù)界還不清楚益生菌對(duì)免疫以及腸道微生物組組成的影響。來自加拿大卡爾加里大學(xué)（University of Calgary）的Marie-Claire Arrieta團(tuán)隊(duì)在Cell Host & Microbe發(fā)表研究論文，在超早產(chǎn)兒（extremely premature infants）中進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)干預(yù)試驗(yàn)，測(cè)試了含有四種嬰兒腸道自生菌種和一種乳酸菌菌株的益生菌產(chǎn)品對(duì)微生物組組成和功能軌跡的影響。研究發(fā)現(xiàn)，每天服用該益生菌混合物幫助腸道微生物組加速過渡到成熟、類似于足月分娩嬰兒微生物組（term-like microbiome）的水平，具備更高的穩(wěn)定性和物種關(guān)聯(lián)性。除了嬰兒年齡，雙歧桿菌菌株和糞便代謝物也是預(yù)測(cè)微生物組成熟度的最佳因素，結(jié)構(gòu)方程模型證實(shí)，益生菌是決定微生物組組成軌跡的主要因素。此外，雙歧桿菌驅(qū)動(dòng)的微生物組成熟也與腸道抗炎免疫環(huán)境有關(guān)。這表明雙歧桿菌菌株是腸道生態(tài)系統(tǒng)的工程師，可以加速超早產(chǎn)兒微生物組的成熟并影響免疫。

4.在塑造早產(chǎn)兒微生物組方面，母乳來源（生母或乳母）比強(qiáng)化劑類型（人源或牛源）更重要

對(duì)于食用母親自身乳汁（ mother’s own milk, MOM）或乳母乳汁（donor human milk）的早產(chǎn)兒而言，母乳強(qiáng)化劑（milk fortifier）有助于滿足其營養(yǎng)需求。來自加拿大曼尼托巴大學(xué)（University of Manitoba）的Meghan B. Azad團(tuán)隊(duì)在Cell Reports Medicine發(fā)表研究論文，在30名出生體重極低的早產(chǎn)兒中進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)，比較了牛源性母乳強(qiáng)化劑（bovine-derived human milk fortifier, BHMF）與人源性母乳強(qiáng)化劑（human-derived fortifier，H2MF）。研究人員發(fā)現(xiàn)，雖然H2MF組嬰兒較少被一種未分類的梭狀芽孢桿菌家族XI成員定殖，但強(qiáng)化劑類型對(duì)整體的微生物組沒有影響。輔助分析顯示，MOM的攝入與體重增長和微生物群組成（包括雙歧桿菌、韋榮氏球菌和丙酸桿菌的富集）密切相關(guān)。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，雖然氧化應(yīng)激（尿液中的F2-異前列腺素）不受母乳強(qiáng)化劑類型或MOM攝入的影響，但就糞便鈣保護(hù)素含量而言，H2MF組嬰兒較高，而MOM攝入量較高的嬰兒則較低。總的來說，在塑造早產(chǎn)兒腸道微生物群方面，母乳的來源（生母 V.S. 乳母）似乎比母乳強(qiáng)化劑的類型（人源 V.S. 牛源）更重要。

5.活菌藥物VE303的定殖及對(duì)健康志愿者微生物群和代謝物的調(diào)控

通過糞菌移植（fecal microbiota transplantation）改變腸道微生物群，這種治療手段已經(jīng)在某些疾病上表現(xiàn)出良好的臨床前景，如復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染（recurrent Clostridioides difficile infection）。但是這種方法本質(zhì)上不穩(wěn)定，因此很難描述糞便菌種定殖（colonization）、相應(yīng)的微生物群變化以及臨床療效之間的關(guān)系。活菌藥物（ Live biotherapeutic product）由確定的克隆細(xì)菌分離物聯(lián)合體組成，得益于良好的臨床前研究結(jié)果和安全性，這類產(chǎn)品已被提議作為一種替代治療手段。來自美國 Vedanta Biosciences公司的Jason M. Norman團(tuán)隊(duì)在Cell Host & Microbe發(fā)表研究論文，介紹了VE303，一款處于研發(fā)過程中的由8個(gè)共生梭菌菌株組成的活菌藥物，及其在健康志愿者群體中開展的早期臨床開發(fā)研究。在健康志愿者的1a/b期研究中，VE303在所有測(cè)試劑量下都顯示出良好的安全性和耐受性。研究發(fā)現(xiàn)，在接受萬古霉素預(yù)處理后的幾天內(nèi)多次給藥，則VE303菌株在健康志愿者體內(nèi)的定殖效果最佳。VE303促進(jìn)了已知存在定殖抗性的微生物群落的建立。

6.利用元基因組學(xué)確定糞菌移植術(shù)后菌株植入的臨床和生態(tài)決定因素

糞菌移植（fecal microbiota transplantation）是一種有前景的微生物相關(guān)病癥治療方法，但我們對(duì)糞菌移植術(shù)后微生物群的組裝過程及其生態(tài)和臨床決定因素的理解并不全面。來自德國University of Hohenheim的Daniel Podlesny和W. Florian Fricke團(tuán)隊(duì)在Cell Reports Medicine發(fā)表研究論文，對(duì)14項(xiàng)糞菌移植試驗(yàn)（共涉及5種病癥和250人）進(jìn)行了全面的糞便元基因組分析并確定了糞菌移植術(shù)后患者的菌株來源。研究發(fā)現(xiàn)，糞菌移植術(shù)后供體和受體菌株的同種共存現(xiàn)象并不常見，且與潛在的臨床狀況無關(guān)，供體菌株移植與糞菌移植術(shù)前受體微生物群失調(diào)存在強(qiáng)烈的正相關(guān)。供體菌株的移植依賴于供體和受體的ɑ-多樣性，抗生素預(yù)處理和腸道灌洗可提升移植成功率；富集程度較高的菌株更有可能移植成功，此外根據(jù)模型預(yù)測(cè)，口腔、耐氧和革蘭氏陽性菌株不太可能移植成功。研究人員闡述了一個(gè)與生態(tài)學(xué)理論相一致的糞菌移植術(shù)后微生物組裝配的一般機(jī)制框架，為優(yōu)化、開發(fā)更有針對(duì)性和個(gè)性化的糞菌移植療法提供了方向。

7.加納嬰兒縱向隊(duì)列研究：腸道病毒群對(duì)口服輪狀病毒疫苗后的血清轉(zhuǎn)換存在負(fù)面影響

輪狀病毒疫苗（rotavirus vaccine）大大降低了重癥輪狀病毒胃腸炎的死亡率，但在低收入和中等收入國家的效果明顯較差，限制了該疫苗的防護(hù)潛力。目前學(xué)界仍不明確輪狀病毒疫苗有效性降低的病因，但腸道微生物群被認(rèn)為與輪狀病毒疫苗的免疫調(diào)節(jié)有關(guān)。來自阿姆斯特丹大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（Amsterdam University Medical Center）的Vanessa C. Harris團(tuán)隊(duì)在Cell Host & Microbe發(fā)表研究論文，分析了由122名加納嬰兒（這些嬰兒在6至15周齡期間接種了3次Rotarix疫苗）組成的縱向隊(duì)列腸道微生物群，以評(píng)估非血清轉(zhuǎn)化嬰兒和血清轉(zhuǎn)化嬰兒的細(xì)菌和病毒種群是否存在差異。研究人員發(fā)現(xiàn)，包括鏈球菌和一個(gè)分類不明確的腸桿菌科類群在內(nèi)的細(xì)菌類群與血清轉(zhuǎn)換呈正相關(guān)。相反，噬菌體多樣性以及B型腸病毒（Enterovirus B）和多種新型cosavirus檢測(cè)陽性都與輪狀病毒血清轉(zhuǎn)換呈負(fù)相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)表明，病毒體-輪狀病毒疫苗干擾（virome-RVV interference）是造成中低收入國家疫苗性能不佳的原因之一，且該因素尚未得到充分的重視。

1974年，我們出版了首本旗艦期刊《細(xì)胞》。如今，CellPress已發(fā)展為擁有50多本期刊的全科學(xué)領(lǐng)域國際前沿學(xué)術(shù)出版社。我們堅(jiān)信，科學(xué)的力量將永遠(yuǎn)造福人類。

CellPress細(xì)胞出版社