來源：生物谷 在一項新的研究中，來自中國上海交通大學、啟東市人民醫院、香港大學、江南大學附屬醫院、羅格斯大學新布朗斯維克分校、新澤西州立大學和塔夫斯大學的研究人員推出了一種新方法，用于鑒定人類常見的、對健康至關重要的一組腸道微生物。這一發現為精準營養和旨在控制與腸道微生物組失衡有關的慢性疾病（包括糖尿病、炎癥性腸病和癌癥）的個性化療法提供了新機會。 相關研究結果于2024年10月7日在線發表在Cell期刊上，論文標題為“A core microbiome signature as an indicator of health”。 核心微生物組的重要性 核心微生物組（core microbiome）是指消化道中的一組在維持消化、免疫防御和心理健康等功能方面發揮著關鍵作用的微生物。當核心微生物組減少或喪失時，這會導致一種稱為菌群失調（dysbiosis）的疾病，即腸道中有益微生物和有害微生物之間的失衡。菌群失調與許多慢性疾病有關，包括炎癥性腸病、代謝紊亂、神經系統疾病、慢性腎病和某些癌癥。 許多研究已表明，將有益的糞便微生物群從健康的結腸轉移到患病的結腸可以緩解這些疾病，這有力地表明核心微生物組對維持人體的健康至關重要。核心微生物組的基本結構——兩個不同的細菌群體，分別稱為基礎菌群（foundation guild）和病原菌群（pathobiont guild），它們進行著動態和穩定的相互作用，對維持人類健康至關重要。 人工智能模型的利用 利用人工智能模型，這種“兩個相互競爭的細菌群體”方法將不同人群中的病例與對照組進行了分類，不受種族、地理或疾病類型的影響，并預測了四種不同疾病對免疫療法的個性化反應。這個領域尚未就核心微生物組的確切構成要素或如何準確識別這些關鍵微生物參與者達成共識。 傳統的微生物組分析方法通常使用人類群體中常見的分類單位（如種或屬）來定義核心微生物組。然而，這些分類單元的分辨率有限。例如，在一個物種中，可能既有有益的菌株，也有有害的菌株。眾所周知的腸道細菌物種——大腸桿菌——中大部分是良性菌株，但大腸桿菌 O157菌株可導致嚴重的食源性疾病。 這項新研究利用宏基因組測序數據集直接組裝的高質量基因組克服了這些局限性。每個基因組都標有通用的唯一標識符，用于追蹤其生態行為。這種基因組特異性方法不僅為分析提供了高分辨率，避免了信號與噪聲的混合，而且還包括了新的、無法分類的細菌基因組，不受不完整數據庫的限制。 羅格斯大學新布朗斯維克分校環境與生物科學學院生物化學與微生物學系教授Liping Zhao說：“我們的研究確定了腸道中保持聯系的細菌，無論身體面臨什么挑戰，如飲食變化或疾病。通過重點研究這些生命力頑強、相互關聯的細菌，我們開發出了一種新方法，可以精確確定對維持我們的健康最為關鍵的微生物?！?/P>
兩類核心腸道細菌 通過這種方法，作者發現了兩類截然不同、相互對立的核心腸道細菌：一類是有益的基礎菌群，另一類是必要但可能有害的病原菌群?；A菌群對于構建和穩定整個腸道微生物組至關重要。這些細菌降解膳食纖維并產生短鏈脂肪酸（SCFA），如丁酸，其中SCFA通過支持腸道屏障、減少炎癥并作為結腸細胞的能量來源在腸道健康中起著至關重要的作用。SCFA對抑制有害細菌也至關重要。與此相反，病原菌群雖然對少量的免疫訓練和警戒是必要的，但當它成為生態主導時，就會推動疾病的發展。 蹺蹺板式的平衡 這兩個細菌群體之間的蹺蹺板式平衡至關重要。當基礎菌群占主導地位時，腸道健康就能得到維持。然而，當平衡傾向于病原菌群時，就會出現菌群失調，可能導致炎癥，從而加重各種慢性疾病。 Zhao說：“我們的模型不僅幫助我們確定了這些核心細菌群體，還展示了如何培育它們以保持其主導地位。這為恢復腸道微生物組平衡的個性化營養和靶向療法開辟了新的可能性?！贬槍A菌群的纖維降解基因，可以提出個性化的飲食建議，以支持這些關鍵微生物的生態優勢。 新標準和未來展望 這種兩個相互競爭的細菌群體模型為確定核心微生物組的成員提供了一種新方法和新標準。通過要求核心微生物組的成員不僅是內部共同擁有的，也是外部共同擁有的。這種兩個相互競爭的細菌群體模型為確定核心微生物組的成員提供了一種新方法和新標準。Zhao說，該模型要求核心微生物組的成員不僅是群體內的共有成員，而且在環境發生巨大變化時仍能保持穩定的聯系，從而為微生物組研究樹立了新的基準。 Zhao和他的團隊計劃開展一系列試驗，進一步完善個性化療法，旨在恢復和維持基礎菌群在嚴重菌群失調患者中的生態主導地位。通過在臨床環境中應用這種兩個相互競爭的細菌群體模型，他們的目標是將他們的研究成果轉化為實用的治療方法，從而顯著改善針對以前被認為不可逆轉的疾病的治療效果。 參考資料： Guojun Wu et al. A core microbiome signature as an indicator of health. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.09.019.