歷時十年人類微生物組學(xué)研究公布三項成果

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來源：學(xué)術(shù)經(jīng)緯

2019-05-30

頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》及其子刊《自然-醫(yī)學(xué)》今日以多篇報道公布了剛剛完成的人類微生物組整合計劃（iHMP）。這是一項歷時十多年的大規(guī)模研究，凝結(jié)了全球科學(xué)家在多個領(lǐng)域的智慧。

人類微生物組整合計劃（iHMP）由美國國立衛(wèi)生院自2007年發(fā)起。第1階段的成果曾帶給我們很多前所未見的新知：在正常情況下，原來每個人的身體都是多樣性豐富的生態(tài)環(huán)境，種類繁多、數(shù)量達上百萬億的微生物與人體共存，并且它們的組成因個體、群體和環(huán)境而異。人體微生物組會影響人的健康狀態(tài)，也在炎癥、代謝障礙等疾病狀態(tài)下受到干擾。

第2階段從2013年啟動，科學(xué)家們踏上新的征途，開始采用新的多組學(xué)研究方法探尋人體微生物組在疾病過程中的變化。

這個項目現(xiàn)在帶來了剛剛完成的三項成果。來自多個研究機構(gòu)的科學(xué)家團隊分別探尋了三種情況下——炎癥性腸病，糖尿病前期，懷孕和早產(chǎn)——人體微生物組出現(xiàn)哪些變化。這些新發(fā)現(xiàn)將有助于我們理解疾病特征，并有望促進疾病治療。

第一篇論文關(guān)注炎癥性腸病，包括克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎。這類慢性疾病影響全世界數(shù)百萬人。炎癥性腸病無論是在臨床上還是在免疫學(xué)、分子、遺傳學(xué)、微生物學(xué)水平上都非常復(fù)雜。

美國哈佛大學(xué)陳曾熙公共衛(wèi)生學(xué)院的Curtis Huttenhower教授及同事分析了132名炎癥性腸病患者和健康的對照組被試，在一年時間里定期采集的糞便、活檢和血液樣本。研究人員開發(fā)了一個獨特的生物技術(shù)工具箱，來了解病情活躍期時腸道微生物組的組成變化，宿主和微生物組的分子活動變化以及基因表達的轉(zhuǎn)變。

這項研究為炎癥性腸病中的宿主和微生物活動提供了迄今為止最全面的描述，相關(guān)資源、結(jié)果和數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)庫（http://ibdmdb.org）獲取，有望為理解疾病發(fā)病和進展帶來深刻見解。

第2篇論文關(guān)注糖尿病前期。糖尿病也是一種多因素影響的復(fù)雜疾病，在全世界影響人數(shù)超過4億。糖尿病前期是發(fā)生2型糖尿病的高風(fēng)險狀態(tài)，有70%的前期患者最終會發(fā)展成2型糖尿病，但通常未能得到確診。關(guān)注這一早期階段，有助于及早檢測出2型糖尿病。

斯坦福大學(xué)基因組學(xué)和個體化醫(yī)藥中心主任Michael Snyder教授帶領(lǐng)研究小組對106名健康人和糖尿病前期個體展開了為期4年的研究，分析轉(zhuǎn)錄組、代謝組、細胞因子和蛋白質(zhì)組的變化以及微生物組的改變來揭示分子變化、遺傳變化和微生物變化。他們發(fā)現(xiàn)，像白細胞介素-1受體激動劑（IL-1RA）和超敏C-反應(yīng)蛋白（CRP）炎癥標記物與特定的免疫信號傳導(dǎo)可以作為發(fā)病前的個人分子特征，提示早期疾病發(fā)展的規(guī)律。

另一篇發(fā)表在《自然-醫(yī)學(xué)》上的論文描述了陰道微生物對于早產(chǎn)風(fēng)險的影響。

早產(chǎn)指的是妊娠不足37周胎兒出生。全世界每年有1500萬早產(chǎn)兒，早產(chǎn)發(fā)生率超過10%。早產(chǎn)是新生兒死亡的重要原因。

弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)Gregory Buck教授及同事在1,527名孕婦的整個孕期內(nèi)展開研究，通過對16S核糖體RNA、宏基因組、元轉(zhuǎn)錄組和細胞因子譜的分析，揭示了與早產(chǎn)風(fēng)險相關(guān)的陰道微生物組變化。例如，早產(chǎn)孕婦的卷曲乳桿菌（Lactobacillus crispatus）水平低于足月妊娠的孕婦，還有多種細菌則過量存在。這些發(fā)現(xiàn)將有助于為提前預(yù)測早產(chǎn)提供指導(dǎo)。

同期《自然》上還刊發(fā)了iHMP項目負責(zé)人、美國國立衛(wèi)生研究院的Lita Proctor博士的評論。展望下一個十年，她說：“我認為，只有當(dāng)我們不再只是去知道微生物的物種名稱分類，而開始理解微生物之間和微生物與宿主之間復(fù)雜多變的生態(tài)關(guān)系和演化關(guān)系，才會促進我們找到治療糖尿病、癌癥和自身免疫疾病的干預(yù)措施。”

人類微生物組的前期研究讓我們在最近十多年認識到，微生物組是我們重要的“終身伴侶”?，F(xiàn)在，通過生態(tài)學(xué)、微生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、計算機生物學(xué)等多學(xué)科跨領(lǐng)域的合作，我們將會更好地了解如何讓我們和這些終身伴侶保持良好的關(guān)系，相互照顧，共同幸福。

參考資料

[1] The Integrative Human Microbiome Project. Nature. Doi: 10.1038/s41586-019-1238-8

[2] Jason Lloyd-Price et al., (2019) Multi-omics of the gut microbial ecosystem in inflammatory bowel diseases. Nature. Doi: 10.1038/s41586-019-1237-9

[3] Wenyu Zhou et al., (2019) Longitudinal multi-omics of host–microbe dynamics in prediabetes. Nature. Doi: 10.1038/s41586-019-1236-x

[4]Jennifer M. Fettweis et al., (2019) The vaginal microbiome and preterm birth. Nature Medicine. Doi: 10.1038/s41591-019-0450-2

[5] Lita Proctor. (2019) What’s next for the human microbiome? Nature. Doi: 10.1038/d41586-019-01654-0

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