三项研究通过健康和疾病跟踪人们的微生物群

2008年，美国国立卫生研究院资助的人类微生物组项目-an雄心勃勃的项目，类似于人类基因组计划在表征极其复杂的微生物生活在和我们每个人的-aimed。六年后，该计划扩展为综合性人类微生物组计划(iHMP)，目的是了解身体不同部位的微生物组如何随着时间的推移以及各种健康状况(如妊娠或疾病)发生变化。

今天(5月29日)在自然与自然医学杂志上发表的三项iHMP研究将微生物成分与2型糖尿病，妊娠和炎症性肠病(IBD)联系起来。每项研究都包括数千份血液样本，活组织检查和微生物拭子的数据。

所有这三个研究的主要结论说，库蒂斯·哈滕豪尔，哈佛大学计算生物学家和IBD研究的资深作者，是“所有东西都是相互关联的。一切都在变化，当虫子改变时，你可以看到人类的反应，反之亦然。“

前驱糖尿病和感染

其中一项研究接近斯坦福大学的遗传学家迈克尔·斯奈德(Michael Snyder)，他的研究将他的研究重点转向2型糖尿病，当时他被诊断患有这种疾病。许多患者，如Snyder，在病毒感染后被诊断患有糖尿病，但科学家们并不了解感染和胰岛素之间的联系。他和他的团队想知道糖尿病或前驱糖尿病患者对感染的反应是否与健康的胰岛素功能相反。

他们在四年内跟踪了106名参与者(其中83人同意将他们的数据开放访问)。一半的志愿者患有前驱糖尿病，这是一种血糖水平升高的病症，但并不完全达到2型糖尿病的程度。当患者说他们健康(没有经历急性疾病)时，科学家每三个月就会采集一次血液，粪便和鼻腔样本。他们使用这些样本监测患者的血糖，并进行深度基因组测序，以表征肠道微生物组的构成，并观察随时间的变化。

一切都在变化，当虫子发生变化时，你可以看到人类的反应，反之亦然。

-Curtis Huttenhower，哈佛大学

“我们对来自宿主，转录组，蛋白质组和代谢组的基因组进行了测序，”斯奈德告诉科学家，“显然，微生物组也是如此。”

如果患者报告他们已经生病，接种疫苗，体重增加或经历其他重大生活压力，例如结肠镜检查，研究人员要求他们更频繁地进行取样。在研究期间，32名患者有呼吸道感染。

他们发现患有前驱糖尿病或功能失调的胰岛素受体信号传导的患者对呼吸道病毒感染的反应受到损害和延迟，作者认为这可能导致延长的低水平炎症，已知会加剧糖尿病等疾病。与感染健康的受体信号的患者相比，鼻腔和肠道微生物组在感染方面的变化不同。

更重要的是，微生物化妆在人与人之间的差异大于一个人生病或健康时的差异。这意味着“当你健康时捕获某人的个人资料真的非常重要，因此当他们患病时你可以在最早的时间看到[任何变化]，”斯奈德说。

炎症性肠病

Huttenhower和他的同事在他们的IBD患者样本中发现了类似的特殊现象。“疾病发作的确切方式因人而异，”他说。“令人惊讶的结果之一就是每个人都有多么不同。”

该组随访132名患者，每名患者一年。患者使用家庭收集试剂盒并每两周将粪便样品邮寄给研究者。研究人员还分析了患者结肠镜检查中的季度血液样本和活组织检查。

IBD是一种自身免疫性疾病，但样本显示它不仅仅是免疫系统被破坏。克罗恩病和结肠炎(两种类型的IBD)的已知生物标志物是血液中的抗体，但这些仅在肠道微生物组中也发生变化时存在。

“这不仅仅是免疫系统在克罗恩病或溃疡性结肠炎期间被破坏，在疾病活动期间也是如此。当肠道中存在微生物和生物化学变化时，您还可以看到免疫系统对整个身体的反应以及抗体存在的变化，“Huttenhower说。

怀孕和早产

三人组的最终研究没有跟踪疾病，而是跟踪与怀孕有关的微生物多样性的变化 - 特别是那些以早产分娩结束的疾病。

科学家在早产儿出生后为支持早产儿取得了巨大进步，但仍无法预测早产儿何时可能发生。

在美国，非洲血统的女性比任何其他女性更有可能过早分娩。为了更好地理解这一人群中的问题，弗吉尼亚联邦大学的微生物学家和免疫学家Greg Buck和他的团队分析了参与多重微生物研究 - 怀孕计划(MOMS-PI)的1,527名妇女的一部分样本。 )。怀孕妇女的子女大部分是非洲人后裔，最终包括45名早产儿(定义为妊娠持续时间少于37周)和90名足月儿。

在这些微生物组研究产生可行的结果和检验假设之前，我们不会知道它们是高影响力还是仅仅是昂贵的关联研究。

-Gregor Reid，西部大学

“问题是，我们是否可以确定任何微生物特征或多特征信息，这些特征可以让我们了解如何预测早产风险或让我们了解细菌[导致早产]的机制?”巴克。

该团队在整个怀孕期间的每次预约中都收集了妇女的阴道微生物组样本。与其他研究一样，他们在身体其他部位研究这些样本，同时收集出生时的脐带血和胎盘组织以及其他微生物标本。

该小组确定了与早产相关的某些细菌类群。巴克说，最令人惊讶的是，怀孕早期的信号似乎最大，而不是女性接近分娩。以前的研究表明，在妊娠早期，阴道微生物组非常多样化，但整个妊娠期间减少，微生物群落变得以乳酸杆菌为主。在目前的研究中，潜在早产的迹象随着微生物多样性而消失。

没有参与这项研究的马萨诸塞大学营养微生物学家David Sela称这项工作“广泛”和“执行得很好”，并补充说，与早产有关的微生物鉴定有一天可以帮助干预。

然而，巴克和他的同事们还没有准备好采取行动，声称他们可以预测哪些妈妈会提前交付。目前尚不清楚综合人体微生物组项目的大规模科学研究将具有多大的实用性。

西方大学的微生物学家和免疫学家Gregor Reid没有参与任何研究，他说：“在这些微生物组研究产生可行的结果和检验假设之前，我们不知道它们是高影响力还是仅仅是昂贵的关联研究。。。。我们需要超越追随者而不是测试干预措施。“