肠道菌群(俗称肠道菌群)是近年来科研界的热门话题。随着越来越多的研究进展和媒体报道,人们对肠道菌群的研究开始有了不同的看法。
研究肠道菌群的人认为肠道菌群是“万能的”,认为一切疾病都与它有关;而更多的人认为肠道菌群是“神奇的”,甚至肠道菌群也被戏称为“玄学”,于是“机制难求,肠道菌群”的调侃开始在生物医学研究领域蔓延开来。
与许多其他疾病一样,之前的研究表明肠道菌群可能是自闭症谱系障碍(ASD)的发病机制之一。
然而,11月11日发表在Cell杂志上的研究推翻了人们对饮食、益生菌或粪便移植可能会改善症状的看法——本文认为影响ASD行为的不是肠道菌群,而是饮食行为ASD 患者导致其肠道菌群组成的差异。
来自澳大利亚昆士兰大学的一项大型 ASD 粪便基因组学研究(n = 247)基于来自澳大利亚自闭症生物库和昆士兰双胞胎青少年大脑项目的参与者。包括99名ASD儿童、51名ASD儿童的兄弟姐妹和97名正常儿童。
文章图形摘要
图片来源:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.10.015
结果显示,ASD 症状与肠道菌群之间的直接关联几乎可以忽略不计。相反,ASD 的症状会导致饮食偏好的多样性和质量较差,这反过来又与肠道微生物丰度降低和粪便特性变化有关。
由此可见,肠道菌群与疾病的关系,或许就是大家常开玩笑的“鸡与蛋之谜”。
肠道菌群与宿主的共生关系是我们生命的基本组织形式。肠道内有数千种微生物(不仅包括细菌,还包括病毒、真菌和古细菌),它们的重量约为2公斤(人脑只有1.4公斤)。这些微生物中有多达 2000 万个基因,为我们提供了 20000 个基因无法比拟的基因组影响。
现代观点认为人体是宿主自身内外的集合微生物形成的超级共生体,以及微生物的基因组,被认为是存在于我们体细胞之外的第二个基因组。肠道菌群参与食物成分的分解转化,产生一系列调节物质,参与宿主能量代谢、免疫调节和神经内分泌等多种生理活动。甚至心脑血管疾病、代谢异常、精神疾病、癌症,都可以在肠道微生态失衡中发现。
生物体与其肠道菌群之间的相互作用
图片来源:doi:10.1038/ni.2422。
同时,肠道也被称为“第二大脑”,拥有丰富的肠道神经系统,通过迷走神经与大脑进行交流。越来越多的证据表明,在一系列胃肠道(如肠易激综合征、炎症性肠病)和神经精神疾病(如抑郁症、ASD)中存在脑-肠-微生物组轴,俗称“脑-肠-微生物组轴”。 ”。
因此,大家一致认为,肠道菌群的研究受到了各个领域的关注,并将在未来的疾病预防干预和慢性病管理中发挥巨大的作用。
近年来,高通量测序技术和分析方法广泛应用于肠道菌群研究,为人类了解自身健康和疾病打开了一扇窗。同时,虽然肠道菌群研究如火如荼,但研究质量参差不齐,研究方法标准不统一,研究结果差异较大。研究类型也从描述性和相关性转变为因果关系和机制。
2006年,华盛顿大学基因组学中心的Jeffrey Gordon教授首次在Nature上发表了一项研究,证实了小鼠粪便细菌移植实验可以影响和传播小鼠型肥胖。
随后的研究发现,肠道菌群参与了宿主几乎所有疾病的局部和全身生理病理过程。肠道菌群的研究不仅有助于更全面地揭示疾病的发生发展过程和机制,而且有助于推动新的诊断和干预疗法的发展。
此后,2007年,美国启动了人类微生物组计划(HMP),其目标非常雄心勃勃——通过使用新技术对大量微生物群落进行详细分析,而获得的数据将改变我们的看法。了解这些定居者在健康和疾病中的作用。
HMP
图片来源:hmpdacc.orG
然而,随着研究结果的逐步公布,研究人员发现健康人的肠道菌群也存在很大的个体差异,可以由多种方式组成。在所有的数据中,没有一个通用的或可以定义为正常标准菌群的。再者,当我们分析特定的患病人群和健康人群时,很难区分肠道菌群的差异是疾病的“原因”还是疾病的“作用”。
此外,虽然大量研究或多或少证实了肠道菌群对生物体健康的重要性,但我们不能忘记,物种、遗传、环境、生活方式等都对健康和疾病有很大影响。这让我们怀疑,也许肠道菌群只是这些因素与疾病之间的中间环节,而不是最重要的因素。
例如,美国知名微生态药物研发公司Synlogic,专注于开发用于治疗疾病的工程化益生菌。 2019年1月,Science发表了公司团队的最新成果——一种可以将氨转化为L-精氨酸的工程益生菌SYNB1020。它已经完成了动物实验和一期临床试验,或许可以治疗尿素循环。与肝性脑病相关的疾病和高氨血症。
因为结果非常喜人,该研究不仅登上了杂志封面,这一波宣传也带动了公司股价一度上涨。 Synlogic 团队和许多专业人士预计这种菌株将在 2 期试验中取得成功。
资料来源:Sci Transl Med
然而,好景并没有持续多久。 2019 年 7 月中旬之后,Synlogic 的股价暴跌。 2019年9月跌破历史最低点。原因正是因为该公司在一项进一步的随机、双盲、安慰剂对照的 1b/2a 期研究中对 23 名肝硬化和血氨升高的患者进行了中期分析。结果表明,与安慰剂相比,没有证据表明 SYNB1020 治疗可以减少肝性脑病患者的血氨变化或其他探索性终点。随后,该公司宣布将停止对该菌株的后续开发。
这也从侧面提醒我们,老鼠并不是人类的缩小版。即便是登上头版封面,动物研究和人体试验之间也存在巨大差距。简单地推导出对人类进行动物研究的结果,必然会导致实验的失败。以及如何执行结果转型是我们下一步努力的方向。
综上所述,肠道菌群不是“万能的”,也不是“万能的”。与二代测序领域相比,人类肠道微生物组和微生物组治疗还处于起步阶段。这既是机遇,也是许多不确定性的来源。这个行业未来会走向何方?任重而道远,让我们拭目以待!