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圖片來自CC0 Public Domain。
2017年12月8日//---在一項新的研究中，來自美國哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員清除了微生物研究領(lǐng)域的一個重大的障礙：他們設(shè)計出并成功地使用一種方法來梳理腸道細菌與疾病之間的因果關(guān)系。他們說，這種被稱作微生物組三角測量（microbial triangulation）的方法可能并不僅僅是推動微生物組和疾病之間的關(guān)聯(lián)性研究，而且也可能會闡明這兩者之間真正的因果關(guān)系。相關(guān)研究結(jié)果于2017年12月6日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Moving beyond microbiome-wide associations to causal microbe identification”。
通過小鼠中開展實驗，這些研究人員鑒定出一種之前未知的腸道微生物，它能夠抑制腸道炎癥并阻止嚴重的結(jié)腸炎。他們說，這一發(fā)現(xiàn)為在炎癥性腸病患者中對這種新鑒定出的腸道微生物作為一種益生菌療法進行測試提供了強有力的證據(jù)。炎癥性腸病的特征是腸道慢性炎癥。據(jù)美國疾病控制預(yù)防中心（CDC）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在美國，有高達130萬人患上這種疾病。
這種方法涉及逐漸地縮小細菌物種以便鑒定出調(diào)節(jié)特定疾病風(fēng)險的特定微生物。在當(dāng)前的這項研究中，這些研究人員據(jù)此鑒定有益的保護性細菌。
論文共同通信作者、哈佛醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)與免疫生物學(xué)系教授Dennis Kasper說，“我們的方法能夠幫助科學(xué)家們從成千上萬種目前被認為可調(diào)節(jié)健康的微生物中找出特定的細菌。如果這個領(lǐng)域不想僅停留在過去的微生物與疾病之間的關(guān)聯(lián)性研究上，我們就需要一種新的方法來可靠地梳理出腸道細菌和疾病之間的因果關(guān)系。我們相信我們的方法實現(xiàn)了這一點。”
在過去的十年中，接二連三的研究已鑒定出上千種共生微生物，并且對觀察到的微生物群體與眾多疾病（包括糖尿病、多發(fā)性硬化癥和炎癥性腸病）是否出現(xiàn)之間可能存在的關(guān)聯(lián)性進行分門別類。然而，科學(xué)家們不知道特定微生物的存在或者它們的數(shù)量變化是否和如何影響健康，而且也不清楚某些微生物是無辜的旁觀者，僅僅是疾病的標志物，還是它們是造成傷害或為抵抗某些疾病的作用者。
這項研究的zui終目標并不僅是確定一種微生物是否促進或降低一種特定疾病的風(fēng)險，而是發(fā)現(xiàn)能夠用于治療的微生物和它們產(chǎn)生的分子。
論文共同通信作者、哈佛醫(yī)學(xué)院兒科研究員Neeraj Surana說，“zui終目標是闡明疾病機制，然后鑒定出能夠用于治療、逆轉(zhuǎn)或預(yù)防這種疾病的微生物分子。”
在這項新的研究中，Kasper和Kasper對攜帶著不同的腸道細菌群體的幾組小鼠的腸道微生物組進行了比較。
這些研究人員首先利用兩組小鼠開展研究。一組小鼠與人腸道微生物組一起進行培育，因而它們攜帶著通常存在于人腸道中的微生物。另一組小鼠攜帶著正常的小鼠腸道微生物組。當(dāng)他們給這些小鼠注射一種觸發(fā)腸道炎癥（即結(jié)腸炎）的化合物時，攜帶著人腸道細菌的小鼠免受這種疾病的影響。然而，攜帶著典型的小鼠腸道細菌的小鼠出現(xiàn)了嚴重的癥狀。
接下來，這些研究人員將所有的小鼠放在同一個生活空間里。僅僅短短的一天共同生活就導(dǎo)致它們對這種疾病作出的反應(yīng)發(fā)生顯著的變化。起初抵抗結(jié)腸炎的小鼠開始顯示出較為嚴重的癥狀，而易患上結(jié)腸炎的小鼠越來越強地抵抗這種疾病的影響，產(chǎn)生的癥狀也比較溫和。這種概念驗證研究表明在共同的生活空間中發(fā)生的腸道細菌交換能夠?qū)е逻@些小鼠應(yīng)對這種疾病的能力發(fā)生變化。
大海撈針
調(diào)節(jié)疾病的微生物隱藏在每只小鼠中存在的數(shù)百種腸道細菌物種中。但是考慮到每組小鼠在它們的腸道中存在著700～1100種細菌物種，科學(xué)家們?nèi)绾文軌蜩b定出真正地在結(jié)腸炎中發(fā)揮重要作用的那種細菌呢？為此，Kasper和Kasper首先分析每組小鼠中的每只小鼠的腸道微生物組成，比較它們在共享相同的生活空間之前和之前的腸道微生物譜。為了鑒定出微生物嫌犯的身份，他們研究了數(shù)量或豐富的微生物，并追蹤它們與結(jié)腸炎嚴重程度之間的關(guān)系。換言之，他們推斷致病性微生物的數(shù)量會這種疾病的嚴重程度升高或下降。僅有一種微生物群體符合這種情形---一類被稱作毛螺菌科（Lachnospiraceae）的細菌，即一類通常在人類腸道和其他的哺乳動物腸道中發(fā)現(xiàn)的細菌。
為了查明毛螺菌科中的哪種細菌調(diào)節(jié)對結(jié)腸炎作出的反應(yīng)，這些研究人員分離出一種細菌物種，并將它移植到易患結(jié)腸炎的小鼠中。為了進行比較，他們也將來自不同細菌科的細菌物種移植到這些小鼠中。*能夠保護這些易患結(jié)腸炎小鼠免受這種疾病攻擊的細菌是一種之前從未被描述過的微生物，它是這些研究人員從接受過人糞便移植的小鼠腸道（它們因而具有人腸道微生物組）中分離出的。顯著的是，這種細菌并不存在于具有小鼠腸道微生物組的小鼠中。鑒于它的免疫保護性質(zhì)，Kasper和Surana將這種新發(fā)現(xiàn)的細菌命名為Clostridium immunis。
這些研究人員說，總之，這些實驗表明將可能的微生物嫌犯數(shù)量降低到單個細菌物種水平不僅是可行的，而且在鑒定出特定的調(diào)節(jié)疾病的微生物中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：
Neeraj K. Surana & Dennis L. Kasper. Moving beyond microbiome-wide associations to causal microbe identification. Nature, Published online: 06 December 2017, doi:10.1038/nature25019
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