研究人员提出了一种突破性的方法来识别一种在人体内通常存在且在维持健康方面发挥重要作用的肠道微生物群体。他们认为，这一发现为个性化营养和量身定制的治疗方法开辟了令人兴奋的途径，旨在解决与肠道微生物群失衡相关的慢性疾病，如糖尿病、炎症性肠病和癌症。
美国拉德格斯大学新不伦瑞克分校的一个研究团队与国际合作伙伴一起，开发了一种新的方法来准确识别人体内对健康至关重要的基本肠道微生物。
研究结果发表在Cell上，表明这一发现为精准营养和个性化医疗治疗的创新策略铺平了道路，旨在管理与肠道微生物群失衡相关的慢性病，如糖尿病、炎症性肠病和癌症。
核心微生物群包括在消化系统中存在的微生物集合，这些微生物对于消化、免疫反应和心理健康等功能至关重要。当核心微生物群减少或失去时，可能导致称为微生物失调的状态，其特征是肠道中有益微生物与有害微生物之间的不平衡。微生物失调与多种慢性疾病相关，如炎症性肠病、代谢问题、神经系统疾病、慢性肾病和某些癌症。
研究表明，从健康结肠转移有益的粪便微生物群到病变结肠可以改善这些情况，强烈表明维持核心微生物群对良好健康至关重要。
核心微生物群的基本结构由两组不同的细菌组成，分别称为基础公会和病原公会。这些群体之间进行动态和稳定的相互作用，这对于维持人类健康至关重要。通过利用人工智能模型，两种竞争公会的方法可以分析未受种族、地理或疾病类型等因素影响的各种人群，并预测对免疫治疗的个性化反应。
科学界尚未就核心微生物群的具体组成或识别其关键微生物成员的最准确方法达成一致。
传统的微生物群分析方法通常通过在人类群体中常见的分类单元（如物种或属）来定义核心微生物群。然而，这种分类可能缺乏细节。例如，在同一物种内，某些菌株可能是有益的或有害的。虽然著名的肠道细菌大肠杆菌主要包括温和的菌株，但大肠杆菌O157已知会引起严重的食源性疾病。
这项新研究通过利用直接从宏基因组测序数据集中组装的高质量基因组来解决这些挑战。每个基因组都被分配一个唯一的通用标识符，以跟踪其生态行为。这种基因组特定的策略提供高分辨率分析，最小化噪声，且包括了那些不受不完整数据库限制的新型、无法分类的细菌基因组。
“我们的研究识别了肠道中的细菌，这些细菌无论面临饮食变化或疾病等挑战，仍保持相互连接。”拉德格斯大学环境与生物科学学院生物化学与微生物学系的应用微生物学特席教授赵立平解释道。“通过关注这些有韧性和互联的微生物，我们设计出一种识别维持我们健康的最关键微生物的方法。”
这种方法成功识别了两组对立的核心肠道细菌：有益的基础公会和潜在有害但必要的病原公会。
基础公会在构建和稳定整个肠道微生物群方面发挥着至关重要的作用。这些细菌帮助分解膳食纤维，产生短链脂肪酸（SCFAs）如丁酸，这些成分通过增强肠道屏障、减少炎症以及作为结肠细胞的能量来源来促进肠道健康。SCFAs对于遏制有害细菌也至关重要。
另一方面，虽然病原公会在小量中对免疫教育和警觉是必要的，但这些微生物的过度生长可能导致疾病进展。
这两种公会之间的平衡就像一个跷跷板——当基础公会主导时，肠道健康良好。然而，如果病原公会占据主导地位，微生物失调可能会随之而来，从而可能导致炎症和加重多种慢性病症。
“我们的模型有助于识别这些核心细菌群，并展示如何促进它们保持主导地位，”赵补充道。“这为个性化营养和针对性的治疗开辟了新途径，旨在恢复肠道微生物群的平衡。”
通过关注基础公会的纤维降解基因，可以开发个性化的饮食指南，以促进这些关键微生物的生态主导地位。
两种竞争公会模型不仅呈现了一种新方法，还为识别核心微生物群成员设定了新基准。通过确认核心微生物群的成员必须在不同环境中始终保持相互连接，该模型提升了微生物群研究的标准，正如赵所言。
赵及其团队打算进行一系列试验，以增强针对恢复重度微生物失调患者的个性化疗法。通过在临床环境中应用两种竞争公会模型，他们希望将研究转化为实用疗法，能够显著改善患者的预后，甚至在以往认为不可逆转的情况下。
这项研究是一个合作项目，涉及来自拉德格斯大学、上海交通大学、塔夫茨大学医学院和其他机构的专家。该研究得到了多个实体的财政支持，包括拉德格斯大学的新泽西食品、营养和健康研究所、加拿大高级研究院（CIFAR）、诺提提亚生物技术公司和伊夫利-芬顿基金会。
