研究人员的目标是对全球微生物组进行编目

在任何快速变化的环境中，都有赢家而且有输家。人类微生物群 - 生活在人体内和身体上的巨大微生物群 - 也不例外。随着科学家对微生物组复杂生态学的深入了解，特别是在肠道中，我们越来越清楚的是，从全球范围来说，我们的微生物组的多样性正受到威胁。传播工业化和城市化，以加工食品为主导的饮食，促进抗生素使用的行业 - 都在削弱肠道微生物的多样性。

值得注意的是，这些危险就像研究人员正在解开微生物组的秘密一样，特别是某些类型的肠道微生物如何燃烧或抵御疾病。

“自身免疫性疾病与肠道微生物多样性下降之间存在着重要联系，”麻省理工学院核心成员兼麻省理工学院信息学和治疗学中心(CMIT)联合主任拉姆尼克·泽维尔说，他领导了2015年的一项研究。芬兰婴儿遗传易患1型糖尿病。“这些和其他发现开始描绘'缺失微生物组'的图片，并强调了识别可能从工业化社会中消耗的肠道微生物的重要性。”

现在，CMIT和Broad研究所的一个科学家小组正在启动一个大规模的国际项目，以编目，保存和探索人类肠道微生物的全球多样性。这项非营利性合作称为全球微生物保护协会(GMC)，旨在收集全球各国城市和偏远社区居民的粪便和唾液样本。截至今天，全球约有40个组织进行了全面的努力，已经积累了数百个样本，代表了生活在北极地区以及西非和东非地区的不同社区。

“那里存在着令人难以置信的肠道微生物多样性，这与生活在传统生活方式中的人们息息相关，”广播协会会员兼CMIT联合主任Eric Alm说。“一旦城市化和工业化发生，这个庞大的生物多样性储备将基本上消失。”

微生物冰山的一角

Alm和他的同事很早就看到了2011年他们冒险进入斐济南太平洋岛屿时微生物多样性的利害关系。研究人员着手探索生活在偏远孤立社区的人们的微生物群落，而不是北美，欧洲和亚洲高度互联的城市中心，这些都是以微生物群为重点的项目的典型饲料。

他们瞥见的品种令人震惊。例如，隐藏在美国人民的数十亿肠道微生物中，发现属于称为普氏菌(Prevotella)的大群的少数不同类型的细菌是相当普遍的。然而在斐济样本中，该团队确定了数百种不同的Prevotella形式。

“我们甚至不知道存在这么多生物体的变种，”Alm说。“就在这一背景下，我们看到了所有这些对人类健康非常重要的多样性。”

走向全球

为了保护这种生物多样性，来自Alm实验室的博士后研究人员Mathieu Groussin和Mathilde Poyet以及麻省理工学院Roger Summons实验室的Ainara Sistiaga在2015年启动了GMC。他们是该项目的首席科学家，并在过去两年中一直致力于建立必要的科学和行政基础设施，以支持雄心勃勃的全球努力。

这包括一个活的细菌“种子库”，它容纳和保存在肠道微生物组样本中发现的独特类型的细菌。这些细菌菌株可以提供关于对多种病症的易感性或保护的重要线索，包括炎症性肠病，1型糖尿病和其他免疫性疾病。

填充这个种子库的细节远非简单。Groussin，Poyet和Sistiaga与当地社区合作，从志愿者那里收集粪便样本并迅速冻结，然后运回剑桥。“我们保存样品中的细菌，让它们保持活力非常重要，因此我们可以在模拟人体肠道的无氧条件下在实验室中培养它们，”Poyet说。绝大多数肠道细菌只会在缺氧条件下生长，Poyet及其同事可以使用控制氧气和其他气体水平的专用室来制造。种子库现在拥有从志愿者样本中保存的约10,000个肠道细菌菌株，并且基因组特征已经揭示了各种未知的细菌物种。在接下来的几年里，

这个全球项目的另一个关键方面是与广大人类学家的深入合作。受过考古学家培训的Sistiaga正在帮助建立这个全球网络。她说：“我们正在接触那些与传统生活方式合作并研究当地社区的科学家，如坦桑尼亚的Hadza狩猎采集者和喀麦隆的巴卡人。”

科学服务人

科学并不是GMC唯一突出的问题。该项目源于与个别参与者和组织的一些值得注意的协议。这包括一项合同，规定任何组织 - 不是MIT，Broad或任何当地机构 - 都拥有参与者的样本，包括其中的DNA和细菌。

“参与者仍然是他们自己的材料的所有者，基本上是他们自己的生物多样性，”格鲁辛说。“这实际上是出于对那些使我们的工作成为可能的当地人的尊重。如果参与者在任何时候选择退出并将样品退回或丢弃，我们必须遵守。”

与此类似，GMC的领导人正在深入和谨慎地思考如何利用他们收集的生物多样性。一些重要方面 - 例如未来的治疗发展 - 正在讨论中，尚未最终确定。

“我们仍然在为那些贡献自己的生物多样性的人们提供最公平和最合乎道德的方式，以便看到一种成功的治疗方法进入市场，”Alm说。“现在，我们正在建立种子库，我们将与其他研究人员和公司分享，但它附带的协议是您不能直接将材料商业化。”

虽然这些重要的讨论仍在继续，但由于微生物多样性消失的紧迫性，该项目继续向前推进。GMC正在迅速扩大规模，并将在未来几周内在亚洲(特别是马来西亚)推出他们的工作。这一扩展还包括努力招募更广泛的合作者网络，包括研究生，博士后和其他对微生物组，国际旅行和实地工作感兴趣的科学家。

GMC的推动正处于关键时刻。随着一些发展中国家的生活方式转向更加工业化和城市化的习惯，人们越来越容易受到与西方社会根深蒂固的相同的非传染性微生物相关条件的影响。与此同时，这些社区可能没有足够的能力应对重大的卫生挑战，部分原因是他们缺乏必要的基础设施，包括科学和医疗资源。GMC希望帮助填补这一空白。

“预期和行动绝对是至关重要的，”格鲁辛说。“它们对于防止未来有益细菌的流失和减少微生物和城市相关疾病的未来负担至关重要。全球微生物组保护协会通过其独特的种子库，旨在促进科学家在这些重要领域的研究。地球。”