分享至
微生物与健康之间关系
物种身上的微生物与其健康之间有没有联系?这是美国科罗拉多大学微生物学家罗布·耐特想找破解的谜团。耐特在世界各地从野生动物身上提取细菌样本，然后带到实验室进行分析。耐特是微生物医学领域的权威，被誉为“基因序列机器”。他首先把各种微生物的基因序列破译出来，然后通过计算工作与物种身上的微生物进行比较，从而发现微生物与其健康之间的联系。他希望通过这种方法，找到微生物与物种健康之间的内在联系，进而找到物种保护的好方法。
从野生动物身上
提取基因样本
蜥蜴、键盘和脸，耐特喜欢对任何事物身上的微生物进行基因排序。下一步，他准备给地球排序。
罗布·耐特需要科莫多巨蜥的唾液。但他不知道这条一米长的危险的青年蜥蜴会不会服从他的指令。耐特拿着一个白色棉签小心翼翼地接近这条生活在科罗拉多丹佛动物园的巨兽，并在它的舌头一吐一吸过程中试探着取到了这只巨蜥的唾液。耐特把棉签放进一个经消毒过的玻璃试管，打开另一个试管并继续收集巨蜥头上和腹部的样本。样本包括生活在这只爬行巨蜥的口部、肠道和皮肤的上病毒和细菌。
依靠位于自己在科罗拉多大学波尔得分校的实验室，耐特将把上述微生物群体的基因进行排序，最后把在野生巨蜥上发现的微生物进行比较，研究这些微生物是否影响并如何影响动物的生存，还有圈养的雌性兽类为何易于“英年早逝”。
如果物种的微生物和健康有某种关联，那么耐特专注于该项研究。耐特是微生物组研究这门新兴科学的领军人物，他已经帮助发现了肥胖人群和消瘦人群肠道细菌的差异。他发现，人体肠道微生物产生显著差异的主要源于人们生活的外部环境。他记录下剖腹产和顺产的婴儿体内微生物的重大差异。在人体外部，耐特已发现，微生物在自然和人造环境下的差异，研究对象包括刚落到地面的雪到计算机键盘和浴室的地板。耐特坚持不懈地进行研究，仅在2011就发表或联合发表了 49项研究文献。
耐特对这样的指责很敏感——他做的仅为微生物调查而非严谨的假定检验。他说：“我们不做没有科学价值的研究。真正推动我们的是，了解微生物世界有助于提升人类和环境健康。”他表示，研究微生物群有助于解决一些社会问题，比如说治疗肥胖和营养不良。
人体肠道中的细菌
微生物群研究工程
测序20万个样本
从2010年开始，耐特就开始了至今为止最宏大的微生物群的研究工作：地球微生物群研究工程。该工程是对来自20万个世界环境样本(土壤和水体)的微生物群落进行测序和识别的联合研究行动。耐特称，该行动由位于伊利诺伊州的美国能源部所属的阿刚尼国家实验室的环境微生物学家杰克·吉尔伯特领导，将研究地球上支撑微生物生命所必需的蛋白质的主要目录、50万个重建微生物基因组和全球范围内的微生物代谢模式制作。
为了完成地球微生物群工程，耐特与另个两位生物学家鼓励全球微生物学家收集样本送给他们研究。他们已经收到6万样本，包括太平洋的深海沉淀物到阿拉斯加猫头鹰巢穴。研究者用美国能源部提供的300万元资助和其他私人赞助，已把1.5万个样本进行了排序。
地球微生物群工程不只是一个实验工程。该计划的目的是收集假定数据群，比如一些样本来自澳大利亚古老和遭受破坏的海岸，这些样本用来检测海藻生病数量下降是否对其他有机体产生致命打击。通过比对数据群，研究团队应该可以检测出适应面更广的假设，比如样本中主要的微生物是否具有最重要的功能。耐特还在尽可能继续扩充自己的样本。
“耐特和吉尔伯特谈起了他们将让整个世界都变得充实的工程。看起来很有吸引力且不容易做到，但他们却不畏艰险，开始做起来了。”加州大学的进化微生物学家约纳森·艾森说。“耐特是基因测序前沿领域进行勇敢探索的少数几个人之一。”
研究者自己当样本
连续15个月取样
耐特的另一个革新是发现如何把排序数据与包括酸碱度、环境、气温和收集时间在内的样本的元数据联系起来，这样最大量的信息就可以储存并用以分析。耐特鼓励人们联合起来，在研究时把获取的信息用标准化形式表现出来并加以比对。
耐特的研究成果定会让人大吃一惊：2010年，一家流行的侦探电视节目展示了耐特与另一名微生物专家合作开发的技术。他们用上述技术把留在计算机键盘上细菌指纹与个人一一对应起来。耐特团队还由于下列工作被广为关注：绘制覆盖在人脸(从额头到嘴唇)的微生物;研究记录缅甸蟒的肠道微生物群在3天中消化一只老鼠时如何由饥饿变为饱餐模式。
耐特承认自己也是收集到用于检测时间序列的人类微生物群的目标个体之一，他连续15个月每天对自己的掌心、口腔和粪便进行取样。耐特称自己所有的研究都很严肃。比如说时间序列数据表明个类个体的微生物群比预想的要有更多变化。他希望这个发现能说服医生长时间检测人类微生物病或可以用于临床实验，让调查研究者检测微生物群的变异是否与用药用关。而要证明这点，就必须用自己的身体进行实验，耐特说。
耐特还有其他冒险项目：在一项工程中，他正在探索如果改变肠道和大脑之间的反应模式，肠道微生物群是否能影响精神健康。
耐特还是负责研究营养不良和肠道疾病研究小组成员之一。这个研究项目得到了设在西雅图的比尔和梅琳达·盖茨基金会的巨额资助，专项研究未来的益生菌和微生物治疗方法。
新闻链接
微生物关乎人类健康
我们每个人的身体里，都搭载和生活着数万亿个微生物。研究人员说，这些共生的生物体已与我们经过了数百万年的共同进化，并被我们越来越认为对人类健康至关重要。了解人类微生物群系的努力——我们每个人的身体怀载的微生物群，包含400万个或更多的完整基因——是科学研究的最热门的领域之一。
美国科学促进协会于6月27日，举行了以“微生物和21世纪医学”为主题的2012年埃布尔森研讨会。到会的都是各有关专业领域的著名科学家，他们研讨了栖居者与微生物之间相互作用的研究成果，如何利用其开发对难治性感染、营养不良、代谢病、以及炎症性疾病等的新疗法。研讨会上的发言者们，讨论了宿主——微生物相互作用的知识、如何可能被利用于开发对难治性感染、营养不良、代谢病如Ⅱ型糖尿病和肥胖、以及炎症性疾病如结肠炎和克罗恩病等的新疗法。
研究人员使用强大的基因测序方法和计算工具，已经了解到了许多关于在人体肠道及其他地方的微生物种类的数量和组成。一项欧洲对丹麦、西班牙人肠道细菌的研究，发现共有124个科1000种细菌栖居，平均每人肠内栖居160种细菌。
伦敦帝国学院外科和癌症系负责人杰里米·尼科尔森说，肠道内的微生物会影响我们免疫系统的发育，相应地我们的免疫系统也会影响肠道微生物群的组成。微生物和宿主免疫系统之间的信息交流，是通过数百种不同的分子在几十个信号通路中传输的。研究人员可能总有一天，实际上能够通过消除细菌代谢产物对特定药物有效性的影响，以获得改善健康的效果。栖居于肠道中的细菌产生的4-硫酸甲酚，可影响人对止痛药对乙酰氨基酚的吸收。通过抑制特定细菌酶的产生，可减轻治疗结肠癌药物CPT-11的毒副作用。
使用益生菌可能预防小儿抗生素相关性腹泻。健康人粪便微生物移植，治疗由艰难梭菌引起的反复性结肠炎，取得90%以上的治愈率。小鼠肠道中的梭状芽胞杆菌，可诱导调节性T细胞的出现，引起粘膜和全身充满活力的免疫反应。人肠道内壁上皮细胞可分泌RegⅢγ和α-防卫素，能起缓冲作用和影响肠道微生物群系的组成。拟杆菌和普氏粪杆菌减少，可能导致炎症性肠道疾病的产生。肠道微生物触发器CXCL16缺乏，可使自然杀伤性T细胞水平升高，导致有害炎症和自身免疫性疾病。
在人的口腔中，可以发现微生物菌群的空间维度。人类每一个牙齿像一个岛屿，在牙齿局部和牙周袋中的细菌集落，从一个牙齿到第二个牙齿，可以有很大的不同。在牙龈线以下，似乎很少有细菌的混合栖居。当研究人员较好地确定口腔内细菌种类是如何趋向于分开栖居的，这将为促进微生物群落抵抗牙周疾病提供机会。例如，牙科医师可能把从健康牙周袋中采取的细菌，移植到受牙周病感染的牙周袋的深部。
-
焦点事件
-
项目成果
