在一项开创性的针对英国婴儿微生物组的基因组分析中，研究人员识别出一种特定细菌，它有助于消化母乳，并保护婴儿的肠道免受有害病原体的感染。根据研究，刚出生的婴儿的肠道中寄宿着三种主要细菌之一，这可能为婴儿个性化益生菌疗法的创建提供信息。
这项由威康信托桑格研究所、伦敦大学学院(UCL)和伯明翰大学的科学家进行的重要研究，采用全基因组测序，对来自1288名健康婴儿（均在一个月内）的粪便样本进行了研究，作为英国婴儿微生物组研究的一部分。
此次研究于今日（9月6日）在《自然微生物学》上发表，发现其中一种有益细菌在基因上经过特别调整，能够有效利用母乳中的营养成分。这表明它可能非常适合在婴儿的微生物组中过活。此外，这种细菌能够防止病原体在婴儿肠道中定居，展示了其作为自然益生菌的潜力。
这些发现的意义可能有助于创建针对婴儿的配方奶和治疗益生菌，包含对婴儿消化健康最有效的天然细菌菌株。目前，大多数现有商业婴儿益生菌使用的是不同的细菌株，而这种细菌却在像英国和美国等发达国家的早期婴儿微生物组中并不常见。
除了这两种有益的先驱细菌，研究还标识出第三种细菌，这种细菌存在风险，因为它可能导致抗生素耐药细菌的增长。这可能干扰婴儿微生物组的发展，并增加病原体在肠道中定植的风险。
展望未来，研究人员可能通过绘制婴儿出生后不久的肠道微生物组特征图，预测婴儿肠道的演变，以识别哪些先驱细菌存在。如有必要，可以给予定制的益生菌，以促进健康微生物组的生长，并防止有害感染。
例如，“微生物、母乳、心理健康与我（4M）”项目等其他研究对于理解这些先驱细菌对健康的影响至关重要。该计划由威康信托桑格研究所共同主办，作为“成长于利物浦的儿童”研究的一部分，涉及1万名母亲和婴儿。这项广泛的研究旨在调查像婴儿肠道微生物组和早期饮食选择等如何影响认知发展、行为、情感和日后心理健康。
肠道微生物组由数百万微生物组成的多样生态系统，对人类健康至关重要，并在免疫系统的发展中起重要作用。它从出生时就开始建立，因此最初的一个月是引入可能恢复或增强微生物组的益生菌的关键机会。然而，在这项研究之前，关于微生物组在这一早期生命阶段如何成熟以及哪些细菌对健康新生儿有益，缺乏详细的数据。
在英国婴儿微生物组研究的先前发现基础上，该研究表明，阴道分娩的婴儿与剖宫产出生的婴儿相比，微生物组不同，这项研究分析了来自1288名在医院出生的婴儿的更大数据集2387个粪便样本，以及一些来自母亲的样本。研究小组发现，所有新生儿可以被归类为三种微生物组特征中的一种，每种特征都由不同的主导先驱细菌定义。
在这些先驱细菌中，长双歧杆菌（Bifidobacterium longum subsp. longum，B. longum）和短双歧杆菌（Bifidobacterium breve，B. breve）被认为是有益的，因为它们促进其他有益微生物的稳定定殖，而肠球菌（Enterococcus faecalis，E. faecalis）则被标记为有风险的。
研究发现，B. longum在分娩时从母体肠道传播，但研究人员注意到，B. breve并未通过这种方式传播。此外，他们发现，B. breve在基因上经过调整，能够充分利用母乳中的营养，并能够抑制有害病原体在婴儿肠道中的定居。
约85%的研究婴儿在初生的几周内是母乳喂养的。研究人员观察到，无论婴儿是母乳喂养还是配方奶喂养，对肠道中存在的先驱细菌的类型没有显著影响，尽管抗生素的使用确实有影响。此外，研究还表明，母亲年龄和母亲分娩次数等因素可能影响微生物组的发展；然而，为了探讨这些因素及其长期健康影响，还需要进一步的研究。
研究人员还发现，商业婴儿益生菌中常见的一种细菌，Bifidobacterium longum subsp. infantis (B. infantis)并不是先驱细菌，并且在英国婴儿中很少见。这与其他发达国家的研究结果一致，表明在早期婴儿微生物组中缺乏自然存在的B. infantis，暗示B. breve可以作为一个更有效的天然益生菌。
威康信托桑格研究所的第一作者邵妍博士表示：“将新生儿的肠道视为一种从出生开始逐渐形成的生态系统，在英国婴儿微生物组研究的发现之前，我们对微生物最初是如何建立的了解甚少。通过分析来自1200多名婴儿的高分辨率基因组数据，我们确定了三种在肠道微生物群发展中发挥重要作用的先驱细菌，使我们能够将其分类为婴儿微生物组特征。了解这些生态系统的组成及其变异是制定有效个性化干预措施的重要一步，以促进健康微生物组的形成。”
利物浦大学“成长于利物浦的儿童”研究的首席研究员路易丝·肯尼教授强调：“关于分娩和母乳喂养的选择是复杂且非常个人化的。至关重要的是要记住，没有一个单一的选项对每个父母和孩子来说都是普遍最佳的。我们仍然缺乏全面理解分娩方式和不同的婴儿喂养方式如何塑造微生物组的发展和影响未来健康的基础。这突显了这项研究的重要性；我们必须探索新的途径，确保每个孩子在生活的开端获得最佳起点。”
来自UCL的共同作者、教授奈杰尔·菲尔德补充道：“虽然我们的研究突显出三种对婴儿微生物组发展至关重要的先驱细菌，但这些先驱细菌如何影响健康和疾病，尤其是在儿童时期及其后尚待观察。英国婴儿微生物组研究正在积极跟踪参与者，以获取关于这一点的见解，我们现在需要更大范围的群体来研究婴儿微生物组对整体健康的影响。”
威康信托桑格研究所的资深作者特雷弗·洛利博士指出：“微生物组在生命早期的发展可能对一个人未来的健康产生深远影响。这一时期也是婴儿益生菌可能最有效的时候，前提是我们确定哪些细菌对特定人群是必要和相关的。我们的研究突显了一种特别有益的先驱细菌，能够完全消化母乳并保护新生儿免受有害微生物的侵害。”这一发现可能为为婴儿量身定制的增强型益生菌疗法铺平道路。
这项研究强调了天然益生菌的重要性。这项研究有潜力有效地在儿童的肠道中定植。我们希望我们公开的研究能促进谨慎选择益生菌菌株以及基于基因研究的创新微生物组治疗的创建。
研究人员对参与婴儿微生物组研究的家庭表示感谢，并感谢参与招募的医院的研究助产士。
- 英国婴儿微生物组研究是一项全面的出生队列研究和生物样本库，包括通过电子健康记录进行的持续随访。其目标是探索微生物、免疫系统以及怀孕和早期生活中的各种临床、社会和行为因素之间的相互作用如何影响后来的健康和疾病。对于这项研究，收集了新生儿及其母亲的粪便样本，以及母亲的阴道拭子和脐带血。这项由威康基金会资助的研究是威康桑格研究所、伦敦大学学院、伯明翰大学和合作医院共同进行的合作项目。
- 恩尼斯、肖莫拉克、扬茨舍尔-克伦恩、亚萨尔（2024）研究了新生儿肠道中Bifidobacterium longum亚种infantis的晚期定植，这一过程独立于母乳HMO成分。发表在自然通讯上。 DOI: 10.1038/s41467-024-45209-y
- 卡萨布里等（2021）提供了关于美国多个地点婴儿微生物组的结构和功能的宏基因组见解。发表在科学报告上。 DOI: 10.1038/s41598-020-80583-9
- 来自桑格研究所及其合作伙伴的研究人员正在编制全球最全面的微生物组发展数据集，以揭示人类健康的新理解，特别关注微生物组与心理健康之间的关系。该倡议是威康基金会资助的新项目“在利物浦长大的儿童（C-GULL）”的一部分，旨在从怀孕早期到儿童期监测10,000名婴儿及其家庭的健康。该研究试图解释遗传、环境和早期生活经历如何影响长期健康，同时检验婴儿的肠道微生物组和早期喂养实践等因素如何影响后来的大脑发育、行为、情感和心理健康。
- 早期的研究分析了来自近600名健康婴儿和175名母亲的1,679个肠道细菌样本。研究发现，阴道分娩的婴儿与剖宫产出生的婴儿相比，拥有不同的肠道微生物组。研究结果揭示，阴道出生的婴儿主要从母亲的肠道而非阴道道获得肠道细菌，这与之前的信念相反。相反，剖宫产出生的婴儿没有获得母亲的细菌，而是拥有更多与医院环境相关的细菌。当孩子到达一岁时，两种分娩方式之间的肠道细菌差异大多仍然存在。
- 虽然已经确认B. longum是在分娩过程中从母亲的肠道传播的，但B. breve并没有遵循这一途径。B. breve传播的具体来源尚未确定，但研究人员提出它可能来自母亲的其他部位，例如皮肤微生物组。此外，在自我认同为亚洲的母亲的孩子中，B. breve的存在率更高。
- 这项研究表明，抗生素的使用增加了E. faecalis定植在婴儿肠道中的可能性，尽管长期健康影响尚不确定。分析新生儿的微生物组并定制益生菌治疗可能对具有这种微生物组特征的婴儿提供优势。
特雷弗·劳利博士是微生物组公司Microbiotica的联合创始人及首席科学官，专注于开发精准的活生物治疗产品，特别是针对免疫肿瘤学和炎症性肠病的产品，也参与了这项研究。
这项研究的资金来自威康基金会和威康桑格研究所。
