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藍(lán)燦輝:30分鐘縱覽腸道微生態(tài)十大前沿(2023.05)

 菌心說(shuō) 2023-05-08 發(fā)布于北京

屏幕前的各位朋友,大家好,我是藍(lán)燦輝。

今天非常高興能夠在熱心腸的虛擬演播室,跟大家見(jiàn)面,同時(shí)向大家分享一下我和小伙伴們最近在關(guān)注的,有關(guān)于腸道微生態(tài)研究與轉(zhuǎn)化的最新前沿進(jìn)展。

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大家都在關(guān)注微生態(tài),尤其是腸道微生態(tài)。應(yīng)該來(lái)說(shuō)就是,我們站在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的這種角度,把中國(guó)傳統(tǒng)的天人合一與西方現(xiàn)在用生態(tài)的理念去看人體、看自然環(huán)境,能夠吻合和統(tǒng)一起來(lái)。

最近我們?cè)谝恢边M(jìn)行的腸道科學(xué)與藝術(shù)插畫(huà)展當(dāng)中,就有這么一幅畫(huà),實(shí)際上所呈現(xiàn)的是一個(gè)腸腔,又有一些中國(guó)的八卦元素、陰陽(yáng)平衡的元素。在這其中,形容的就是一個(gè)腸道微生態(tài)。

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在剛剛過(guò)去的2022年,微生物組、微生態(tài)研究依然頻繁地登上頂尖期刊的封面。

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最特別的是在2022年5月,Science出了一期專刊,封面主題就是全身性系統(tǒng)性微生物組。其中有一篇文章特別關(guān)注了屏障當(dāng)中微生物與宿主的關(guān)系,應(yīng)該是系統(tǒng)性地對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的研究進(jìn)行了總結(jié)。

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這里面有幾個(gè)核心的觀點(diǎn),我們的小伙伴把它給總結(jié)出來(lái)。

目前針對(duì)于這方面研究的最首要的問(wèn)題還是“什么是正常的菌群和健康的腸道”。

其實(shí)是很難去定義這么一個(gè)問(wèn)題,因?yàn)楝F(xiàn)在數(shù)據(jù)量也比較少,但是我們未來(lái)做應(yīng)用研究以及做一些檢測(cè)等等,都可能需要有一些本地的數(shù)據(jù)。但實(shí)際上這一方面是比較缺的。

當(dāng)然我們現(xiàn)在已經(jīng)知道了,不管是物理還是化學(xué)屏障,不管是我們現(xiàn)在通過(guò)各種方法挖掘出了腸道微生態(tài)的一些規(guī)律,現(xiàn)在甚至可以去改變科赫法則的一些定義,從生態(tài)系統(tǒng)、從微生物組角度,去定義健康的或者說(shuō)能夠致病的微生物組。

當(dāng)然下一階段還需要通過(guò)非常細(xì)致的研究,針對(duì)細(xì)菌的療法,針對(duì)微生物組的療法,才可能更加精準(zhǔn)。所以推薦大家去看這一期專題,尤其是這篇文章。

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現(xiàn)在腸道微生態(tài)的研究當(dāng)中,到底有些什么前沿進(jìn)展?最近我們調(diào)研、解讀和閱讀了大量的文獻(xiàn),總結(jié)出來(lái)有十大領(lǐng)域是值得我們關(guān)注的。

首當(dāng)其沖就是剛才的問(wèn)題——什么是正常的菌群?什么是健康的腸道?

它要基于什么?要基于大樣本分析,我們需要有更多的人群樣本去測(cè)序、去檢測(cè),去了解它的微生物結(jié)構(gòu),去了解它們與健康和疾病的關(guān)聯(lián),分析其中的因果關(guān)系。我們才有可能基于更加深入的理解,去做出更好的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

01

大樣本研究依然很香

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所以我說(shuō),第一個(gè)標(biāo)題叫大樣本分析依然很香。

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Science上發(fā)表了一篇非常重要的針對(duì)嬰幼兒的腸道微生物研究,而且對(duì)比了發(fā)達(dá)國(guó)家與落后的非洲國(guó)家兒童的一些成長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律。

大家可以看到有一些結(jié)論,比如說(shuō)在6個(gè)月之內(nèi),嬰兒是以雙歧桿菌為主的,6個(gè)月以后切換到輔食結(jié)合母乳喂養(yǎng),可能也會(huì)有更多豐富、多樣化的微生物產(chǎn)生。

這里面有個(gè)特別重要的分析,我覺(jué)得是這篇文章最大的意義之一,就是說(shuō)在工業(yè)化發(fā)達(dá)國(guó)家的嬰兒菌群當(dāng)中,丟失的物種會(huì)多于他新獲得的,而且工業(yè)化社會(huì)的嬰幼兒缺乏嬰兒雙歧桿菌和分解母乳寡糖的基因。

實(shí)際上就在提醒我們,生活方式對(duì)于嬰兒菌群的建立是至關(guān)重要的。

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另外一個(gè)很重要的話題,就是特定疾病患者到底有一些什么特殊的腸道微生物?

在這篇Cell當(dāng)中,我們關(guān)注了多發(fā)性硬化與腸道菌群的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)Akk菌(嗜黏蛋白阿克曼菌)可能是增多的,但是普氏糞桿菌等等物種可能是減少的;一些代謝通路可能增加、富集,一些代謝通路可能減少。

另外,現(xiàn)在這種樣本也到了1萬(wàn)人左右的數(shù)據(jù),同時(shí)用一些菌株水平分析去揭示人際間的這種菌群傳播規(guī)律。

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在今年2月份Nature發(fā)表的文章當(dāng)中有9715個(gè)樣本,不僅分析了口腔菌群,也分析了腸道菌群。

其中看到,比如說(shuō)母嬰之間的傳遞,有50%左右的物種在1歲以內(nèi)是共享的。后面我還會(huì)講到另外一項(xiàng)研究,其實(shí)也證明了大概有五六成的微生物是在母嬰之間是傳遞的。

這個(gè)研究也提醒我們,同居是微生物傳播的重要驅(qū)動(dòng)因素。不是一家人不進(jìn)一家門(mén),進(jìn)了一家門(mén)就有一家菌。

實(shí)際上包括我們的寵物在內(nèi),包括我們的孩子在內(nèi),都有非常豐富的微生物的傳遞和交流。

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在傅靜遠(yuǎn)教授參與的這一篇2022年的Nature文章當(dāng)中,也提醒我們,同居是影響菌群的主要因素,也有8200多位的樣本。

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當(dāng)然,張和平老師和孫志宏老師在今年的Nature Microbiology的文章當(dāng)中也提醒我們,雖然樣本量不要太大,但是我們通過(guò)更深層次的測(cè)序,三代用Nanopore平臺(tái),用一些新的方法深入地去挖掘,也可以發(fā)出一些好的文章出來(lái)。

02

微生物與腫瘤免疫

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我們來(lái)關(guān)注最近的非常非常熱的,有關(guān)于微生物與腫瘤免疫的話題。

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其實(shí)最近我們看到不是在腸道,我們?nèi)ジ脑煲幌缕つw當(dāng)中常見(jiàn)的表皮葡萄球菌,把它工程化,使之能夠分泌在菌體表面表達(dá)黑色素瘤的腫瘤抗原的工程菌,成功地誘導(dǎo)出腫瘤抗原特異性的CD4陽(yáng)性和CD8陽(yáng)性T細(xì)胞。

這就給我們啟發(fā),未來(lái)我們可以利用微生物的改造來(lái)提高抗腫瘤免疫響應(yīng)。

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最近在Nature Medicine也有一篇很重要的文章,我們以前關(guān)注的大量是antiPD1、antiPDL1、antiCTLA4免疫抑制劑的效果,有關(guān)于CAR-T,Nature Medicine的這篇文章告訴我們,微生物在其中對(duì)于治療效果的響應(yīng),也可能起到非常關(guān)鍵的作用,包括是否使用抗生素。

我們知道在使用抗生素過(guò)程中,會(huì)清除掉腸道的一些微生物,形成一些免疫擾動(dòng)。際上我們可能有些時(shí)候在使用抗生素的時(shí)候,CAR-T的效果就不是特別好。這可能與AKK菌、擬桿菌、瘤胃球菌、真桿菌等等這些物種都有關(guān)系。

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最近在Nature的這篇文章當(dāng)中,又關(guān)注了我們非常熟悉的色氨酸代謝所產(chǎn)生的吲哚類物質(zhì),能夠去調(diào)節(jié)MPO,叫髓過(guò)氧化物酶。注意不是我們傳統(tǒng)熟悉的芳香烴受體,而是發(fā)揮了增強(qiáng)腫瘤化療療效的結(jié)果。

類似的研究,我今天就想特別地想展開(kāi)來(lái)講一講。

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在4月4號(hào)的時(shí)候還看到了Cell的這篇文章,我們可以通過(guò)色氨酸加上羅伊氏乳桿菌,以及單獨(dú)的色氨酸代謝產(chǎn)物,通過(guò)羅伊氏乳桿菌的代謝產(chǎn)物吲哚-3-乙醛。

大家看到,又是通過(guò)芳香烴(受體)AhR信號(hào),能夠去幫助小鼠增強(qiáng)免疫響應(yīng),從而抗腫瘤。

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其實(shí)關(guān)于羅伊氏乳桿菌與色氨酸的故事,我們還可以追溯的更遠(yuǎn)一點(diǎn)。

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2017年,我們?cè)?em>Science就看到了這樣的研究,通過(guò)細(xì)菌代謝色氨酸,我們甚至可以將上皮CD4陽(yáng)性T細(xì)胞重編程為免疫調(diào)節(jié)的T細(xì)胞。

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2022年在Microbiome,我們也可以看到羅伊氏乳桿菌通過(guò)介導(dǎo)色氨酸衍生物,通過(guò)芳香烴受體通路增強(qiáng)自身免疫。

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2023年4月17號(hào),我們?cè)?em>Nature Microbiology看到了上海交大仁濟(jì)醫(yī)院房靜遠(yuǎn)教授和團(tuán)隊(duì)所發(fā)表的一篇文章,非常非常有價(jià)值。

在回顧性分析中,服用他汀類藥物是與大腸癌的腫瘤復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)。但是什么機(jī)制,我們以前一直都不是很了解。房靜遠(yuǎn)教授和團(tuán)隊(duì)實(shí)際上發(fā)現(xiàn)了他汀類藥物可以抑制腸道的Ido1。

大家知道,Ido1是主要把腸道的色氨酸轉(zhuǎn)化成犬尿氨酸的非常重要的酶。當(dāng)我們把這條路徑抑制住了以后,腸腔里面色氨酸的水平增加,它就可以供羅伊氏乳桿菌代謝色氨酸,產(chǎn)生吲哚類物質(zhì)。吲哚類物質(zhì)又通過(guò)我們非常熟悉的AhR通路,去減少Th17細(xì)胞的分化,去抑制Th17的反應(yīng),發(fā)揮抗腫瘤的作用。

講完了這個(gè)故事,大家知道這一條路徑多么的神奇。

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但還有更神奇的,是有關(guān)于羅伊氏乳桿菌與自閉癥的故事。

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2016年的Cell上發(fā)出一篇文章,或許可以通過(guò)羅伊氏乳桿菌逆轉(zhuǎn)小鼠的自閉癥傾向。

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這么多年,不管是在Neuron,我們也知道羅伊氏乳桿菌有可能去改善自閉癥小鼠社會(huì)行為,而且揭示了其中與芳香烴受體相關(guān)的一些機(jī)制。

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2021年,我們也看到了這一篇非常重要的Cell研究,實(shí)際上說(shuō)自閉癥的發(fā)生,包括其他一些與神經(jīng)精神疾病相關(guān)的,跟宿主的基因是息息相關(guān)的。

我們敲掉了一個(gè)特殊的基因以后,可以造一個(gè)自閉癥的小鼠模型。然后我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)基因?qū)嶋H上可能驅(qū)動(dòng)了多動(dòng)等等,與基因相關(guān)的社交障礙卻可能主要由腸道微生物介導(dǎo)。

這篇文章也提醒我們,羅伊氏乳桿菌也好,相關(guān)的代謝產(chǎn)物四氫生物蝶呤也好,都是有可能改善社交障礙的。

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現(xiàn)在其實(shí)越來(lái)越多的科學(xué)家,依然在關(guān)注著比如四氫生物蝶呤轉(zhuǎn)化成二氫生物蝶呤路徑,色氨酸在羥基轉(zhuǎn)移酶作用下轉(zhuǎn)化成5羥色胺的機(jī)制,不斷地去挖掘其中的腸腦軸機(jī)制。

03

腸腦軸

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我們看到,實(shí)際上第三個(gè)大的趨勢(shì),就是腸腦軸研究。最近有兩個(gè)非常重要的研究,值得我們關(guān)注。

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第一個(gè)是在今年1月份Science所發(fā)的。

大家也知道,阿爾茨海默病非常高風(fēng)險(xiǎn)的因素是ApoE,尤其是ApoE4的表達(dá),但是ApoE3的表達(dá)是相對(duì)比較中性的。

研究者就發(fā)現(xiàn),在ApoE4高表達(dá)小組,如果把腸道微生物清除,它是能夠抵抗神經(jīng)退行性病變的。這樣的保護(hù)與星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞的表型變化有關(guān)。

第一次把我們非常非常熟悉的ApoE基因,與腸道微生物的關(guān)系鏈接起來(lái)。

另外大家知道,在衰老的過(guò)程當(dāng)中,比如說(shuō)中老年女性便秘等等,與腸動(dòng)力都是有關(guān)系的。腸動(dòng)力包括我們所關(guān)注阿爾茨海默病過(guò)程當(dāng)中的一些運(yùn)動(dòng)能力,它實(shí)際上與多巴胺的通路有關(guān)。

多巴胺能夠增強(qiáng)我們的運(yùn)動(dòng)機(jī)能,讓腸道多蠕動(dòng),可能就不會(huì)便秘。讓我們的身體更加地動(dòng)起來(lái),我們可能在衰老這種過(guò)程當(dāng)中能夠有更好的狀態(tài)。

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去年12月底的Nature提醒我們,這個(gè)與腸道菌群的代謝產(chǎn)物——脂肪酸酰胺——能夠通過(guò)結(jié)合內(nèi)源性大麻素受體,最終誘導(dǎo)多巴胺信號(hào)的增加。

實(shí)際上這是非常漂亮的腸腦軸研究,我相信這個(gè)研究未來(lái)會(huì)帶來(lái)多巴胺與腸道微生物關(guān)系的研究熱潮。

04

母嬰

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自閉癥,實(shí)際上現(xiàn)在是很多媽媽們?cè)诮箲]的問(wèn)題,它也非常高發(fā)。在母嬰這個(gè)領(lǐng)域,還有更多值得我們?nèi)リP(guān)注。

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首先一個(gè)重要的話題:孩子還在媽媽子宮里面的時(shí)候,子宮里面到底有菌沒(méi)菌?

今年1月份Nature有一個(gè)觀點(diǎn)文章,通過(guò)現(xiàn)有的證據(jù)并不能證明子宮里面是有菌的。

當(dāng)然還有很多科學(xué)家認(rèn)為,還是有一些證據(jù)表明有菌,但這其中到底這個(gè)菌是健康的狀態(tài)還是一個(gè)疾病狀態(tài),現(xiàn)在還不得而知。

雖然爭(zhēng)議仍然存在,但是這篇文章實(shí)際上給了一個(gè)階段性建議的觀點(diǎn),應(yīng)該普遍認(rèn)為還是沒(méi)菌。

子宮里面有菌沒(méi)菌,并不影響生殖道里面有大量的微生物。我們知道,剖宮產(chǎn)、抗生素、過(guò)早奶粉喂養(yǎng),都會(huì)造成母嬰傳遞和菌脈相傳受到影響。

但是有一個(gè)問(wèn)題我們沒(méi)有解決,媽媽到底對(duì)嬰兒對(duì)后代微生物的建立產(chǎn)生多大影響?

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前面大樣本分析當(dāng)中,有一個(gè)樣本分析說(shuō),有50%左右的微生物是由媽媽傳遞的。最近這一項(xiàng)研究我特別喜歡,也特別地去讀了里面的很多細(xì)節(jié)。

科學(xué)家認(rèn)為,確實(shí)有58.5%,也就是接近六成的微生物來(lái)自于母體,其中貢獻(xiàn)最大的是這個(gè)圖里面左邊最大的圈,來(lái)源于母乳。

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當(dāng)然我們也非常清楚地知道,分娩方式會(huì)造成后代的腸道微生物完全不一樣。

這張圖也是當(dāng)期評(píng)論文章當(dāng)中一個(gè)很好的圖,提醒我們,自然分娩,大部分的微生物是來(lái)源于母體;剖宮產(chǎn),大部分的微生物可能來(lái)自于自然環(huán)境。

通過(guò)包括益生菌補(bǔ)充,包括在家庭環(huán)境當(dāng)中獲得的一些微生物,它還可以有效的代償。

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解決了母嬰傳遞當(dāng)中比例的問(wèn)題,還有未來(lái)不管是研究和轉(zhuǎn)化,都非常重要的一個(gè)問(wèn)題。在孩子從0歲到2歲的過(guò)程當(dāng)中,他的菌群的最大的變化規(guī)律是什么?

6個(gè)月以前,基本都是雙歧桿菌。6個(gè)月以后因?yàn)樘砑虞o食,可能會(huì)有更多樣化的菌群長(zhǎng)起來(lái)。但是大部分嬰幼兒的菌群,實(shí)際上還是以雙歧桿菌為主。

此雙歧桿菌非彼雙歧桿菌!這個(gè)研究解決了很重要的問(wèn)題。

左邊這個(gè)圖中間部分告訴我們,2歲之前,雙歧桿菌大量存在于嬰幼兒腸道。但是最早期的時(shí)候,是長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種;在晚期,比如說(shuō)在6個(gè)月到2歲的時(shí)候,實(shí)際上可能主要由長(zhǎng)雙歧桿菌長(zhǎng)亞種組成。

但是在從純母乳喂養(yǎng)切換到輔食喂養(yǎng)的過(guò)程當(dāng)中,有一株以前沒(méi)有被特別關(guān)注的中間亞種,它能夠有更多的代謝纖維、代謝寡糖,同時(shí)有代謝母乳寡糖和固體食物當(dāng)中負(fù)責(zé)(代謝)多糖能力的雙歧桿菌,現(xiàn)在被科學(xué)家給挖出來(lái)了。

提醒我們什么?科學(xué)問(wèn)題上面,我們要規(guī)律性地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題;干預(yù)上面,針對(duì)不同年齡的孩子,尤其在生命的早期,我們應(yīng)該有針對(duì)性地做一些補(bǔ)充,未來(lái)可能要越來(lái)越精細(xì)。

05

生態(tài)機(jī)制

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我們來(lái)看第五個(gè)非常重要的話題,就是生態(tài)機(jī)制。

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我們現(xiàn)在說(shuō)腸道就是一個(gè)生態(tài),它像宏觀生態(tài)系統(tǒng)一樣,有合作、有競(jìng)爭(zhēng)、有食物鏈、有生態(tài)系統(tǒng)的整個(gè)物質(zhì)循環(huán)。

我們要有非常重要的概念,就是微生態(tài)當(dāng)中是如何競(jìng)爭(zhēng)與合作的。

最近實(shí)際上在Science當(dāng)中,就是發(fā)現(xiàn)相分離也能影響微生物適應(yīng)宿主的腸道。

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另外一個(gè)話題可能相對(duì)來(lái)講就比較簡(jiǎn)單,就是當(dāng)腸道里面有一個(gè)細(xì)菌存在的時(shí)候,它能不能去助力另外一個(gè)細(xì)菌的生存?

大家知道,當(dāng)草原有大量草的時(shí)候,它是能夠讓食草動(dòng)物欣欣向榮的。在艱難梭菌感染腸道的過(guò)程當(dāng)中,腸球菌能夠去改變腸內(nèi)的代謝環(huán)境,去調(diào)節(jié)鳥(niǎo)氨酸和精氨酸的水平,去幫助艱難梭菌更好地適應(yīng)腸道。

所以未來(lái)在解決艱難梭菌感染等等問(wèn)題的時(shí)候,我們可能同步要去看其他微生物物種的一些情況。

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今年實(shí)際上我連續(xù)看到兩個(gè)封面、兩個(gè)專題、兩個(gè)頂尖期刊,去聚焦微生物組,都在關(guān)注生態(tài)規(guī)律。

一個(gè)是Cell Systems,聚焦了微生物菌群、微生物群落。另一個(gè)是剛剛4月份的Cell Host & Microbe,它有這個(gè)主題,叫微生物與微生物之間的社交網(wǎng)絡(luò),這不就是一個(gè)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。

所以,生態(tài)機(jī)制備受關(guān)注。

06

細(xì)菌之外

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當(dāng)然我們現(xiàn)在大量的目光依然還是投入在細(xì)菌上面。細(xì)菌之外呢?

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我們看到了馬迎飛、戴磊等等教授和團(tuán)隊(duì),在Cell Host & Microbe發(fā)表文章,通過(guò)噬菌體的培養(yǎng)組去解析腸道里面的暗物質(zhì)。

其實(shí)噬菌體就是腸道暗物質(zhì),我們現(xiàn)在通過(guò)培養(yǎng)的方法,成功獲得了可以侵染其中42個(gè)細(xì)菌種的209株噬菌體。

我們以前關(guān)注培養(yǎng)組、關(guān)注細(xì)菌,現(xiàn)在我們把培養(yǎng)組的目光投向了噬菌體,挺了不起的一個(gè)研究。

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另外在同一個(gè)期刊上面,我們?cè)?月份關(guān)注到了一篇文章,腸道真菌的失調(diào)如何去促進(jìn)酒精肝。

喝酒以后,腸道白色念珠菌長(zhǎng)起來(lái),而白色念珠菌特異性Th17在血液中就會(huì)增多,并且存在肝臟當(dāng)中。Th17在肝臟里面不是什么好事,它會(huì)去誘發(fā)炎癥、誘發(fā)肝臟損傷,進(jìn)而引起后面的一系列問(wèn)題。

很多中國(guó)的專家會(huì)越來(lái)越多地帶給我們一些驚喜。

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我們回到細(xì)菌,其實(shí)非酒精性脂肪肝的發(fā)病機(jī)制一直是一個(gè)非常重要的難題。

在2019年的時(shí)候,楊瑞馥教授、劉翟教授以及袁靜教授就發(fā)現(xiàn),如果腸道里面有肺炎克雷伯桿菌存在的時(shí)候,這樣的菌是產(chǎn)酒精的,酒精長(zhǎng)期潛移默化地到肝臟里面去,也會(huì)引起肝臟的損傷;包括把克雷伯桿菌移植到無(wú)菌小鼠當(dāng)中,也能夠看到明顯的肝臟損傷。

07

代謝與慢病

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細(xì)菌、細(xì)菌之外的真菌都會(huì)引起酒精肝,我們就把一個(gè)關(guān)于肝臟病變的病因?qū)W可能把它相對(duì)統(tǒng)一起來(lái),但這背后本質(zhì)都是代謝的問(wèn)題。

所以在第七個(gè)趨勢(shì)當(dāng)中,我們可以看到代謝與慢病的研究。

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在去年10月份的時(shí)候,我們非常高興看到了北大醫(yī)學(xué)部的姜長(zhǎng)濤教授和團(tuán)隊(duì),

Nature上發(fā)了這篇文章,吸煙人群的尼古丁不僅僅在肺里面、在口腔里面,還會(huì)到腸道,腸道累積也會(huì)造成肝損傷。但是如果腸道解木聚糖擬桿菌把它代謝了,就能夠延緩肝臟損傷的發(fā)生。

一是觀察到這個(gè)現(xiàn)象,二是把這個(gè)機(jī)制做清楚,這篇文章發(fā)表在Nature上面,其實(shí)非常令人振奮。

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代謝問(wèn)題現(xiàn)在越來(lái)越受關(guān)注,談到代謝就離不開(kāi)心血管疾病。大家熟悉的是膽堿等等物質(zhì)被腸道微生物代謝以后,形成三甲胺,三甲胺入肝被氧化成氧化三甲胺,氧化三甲胺促進(jìn)血小板激活,會(huì)影響血栓等等一系列問(wèn)題。

腸道微生物、飲食與心血管代謝相關(guān)疾病的關(guān)系,推薦大家去看最近這篇Nature Medicine的綜述。

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聊完了代謝,我們回到慢性疾病。實(shí)際上不管是腫瘤、心血管疾病、高血壓、高血脂以及糖尿病,都是慢性疾病。

目前在腸道里面還有一個(gè)慢性疾病,就是炎癥性腸?。↖BD),包括潰瘍性結(jié)腸炎和克羅恩病。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中,炎癥是怎么產(chǎn)生的。

另外我們關(guān)注特定的抗原,如果誘導(dǎo)了特定T細(xì)胞是如何去調(diào)節(jié)腸道的環(huán)境,使得炎癥降低。

我們?cè)?em>Science去年8月份的研究當(dāng)中,也可以看到擬桿菌抗原可以誘導(dǎo)有抗炎作用的腸道T細(xì)胞,在結(jié)腸炎小鼠模型中看到這種T細(xì)胞是有利于抑制炎癥的。

總結(jié)起來(lái),代謝與慢病的研究依然會(huì)是持續(xù)的熱點(diǎn)。當(dāng)然這一切的背后,都離不開(kāi)技術(shù)方法學(xué)的進(jìn)步。前面我們提到張和平教授和孫志宏教授的團(tuán)隊(duì),用深度測(cè)序的方法去揭開(kāi)一些大樣本的規(guī)律。

08

走進(jìn)“單細(xì)胞”時(shí)代

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目前在技術(shù)方法上,最受關(guān)注的是單細(xì)胞測(cè)序的一些方法。

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比如說(shuō)去年6月份Science告訴我們,微生物的高通量的單細(xì)胞測(cè)序,能夠幫助我們?cè)诰晁缴辖馕瞿c道微生物。

在這個(gè)研究當(dāng)中,研究者其實(shí)開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的單細(xì)胞測(cè)序方法,實(shí)際上得到了2萬(wàn)多個(gè)單細(xì)胞微生物基因組的信息。通過(guò)這種信息,組出了76個(gè)在物種水平的基因組,而52個(gè)是高質(zhì)量的。

未來(lái)我們利用單細(xì)胞測(cè)序方法,一定能夠揭開(kāi)更多的腸道微生物菌株的秘密。

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包括有些RNA測(cè)序的方法也被開(kāi)發(fā)出來(lái)了,發(fā)表在今年1月份的Cell上面。他們開(kāi)發(fā)了一種基于液滴的細(xì)菌單細(xì)胞RNA測(cè)序技術(shù),具體技術(shù)感興趣可以了解一下。

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去年7月份Cell首發(fā)的人類微生物組研究的單細(xì)胞方法,系統(tǒng)地介紹了這方面的進(jìn)展。

工欲善其事,必先利其器。相信這篇文章值得大家去讀。

09

操縱與治療

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既然已經(jīng)了解了腸道微生物這么多,我們?nèi)绾稳ゲ倏v它、改變它、干預(yù)它,甚至通過(guò)它去治療一些疾病呢?我們來(lái)先關(guān)注第九個(gè)進(jìn)展。

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我們以前去改造微生物,主要會(huì)用一些模式菌株,大家熟悉的比如大腸桿菌Nissle1917,就是一個(gè)非常良好的用于基因工程改造的菌株。

未來(lái)如果你能夠讓效果更好的最好辦法是什么?把人自己的微生物提取出來(lái),然后去改造自己的微生物,改造完了以后引入一些功能再輸回去,就跟CAR-T似的。

這個(gè)研究告訴我們,這是可行的。我們把任何一個(gè)人的腸道微生物的物種提出來(lái),實(shí)際上有一部分還是可以進(jìn)行遺傳操作的,就能夠引入一些新功能給菌株。

在這一篇文章當(dāng)中,在老鼠也好,在人體也好,我們是鑒定、分離能夠用于遺傳操作的原住性大腸桿菌。

未來(lái)說(shuō)不定你自己的微生物就是救你自己命的寶貝!

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最近,我們?cè)诿绹?guó)看到了2月14日輝凌制藥的第一個(gè)針對(duì)于艱難梭菌感染的微生物療法,當(dāng)然這是一個(gè)糞菌液。

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我想向大家特別介紹的是,3月份Cell專門(mén)針對(duì)這個(gè)藥進(jìn)行了介紹。我們關(guān)注一下這個(gè)紅圈,它的分子靶點(diǎn)沒(méi)有明確是哪個(gè)分子,而是說(shuō)能夠與艱難梭菌去競(jìng)爭(zhēng)的一系列分子,而它的細(xì)胞靶點(diǎn)就是胃腸道的微生物菌群。

這與傳統(tǒng)的化學(xué)藥也好、生物制劑也好的研發(fā)思路和靶點(diǎn)描述都不一樣,打開(kāi)了一個(gè)新的局面。

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第二個(gè)我相信一定是Seres公司的SER-109,我們期待著第二個(gè)審批出來(lái)。

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第三個(gè),最近把它的研究成果發(fā)表在剛剛的JAMA的4月15號(hào),就是Vedanta公司的VE303。

SER-109,用了幾十種的微生物(孢子)。VE303更進(jìn)一步,它只有8個(gè)物種,只有8個(gè)梭菌菌株所組成的成分明確的混合菌劑。

第一個(gè)是糞菌移植菌液,第二個(gè)是由幾十種的孢子組成,第三個(gè)縮減到只有8個(gè)微生物就有效。

我不知道這三個(gè)產(chǎn)品到最后會(huì)PK成什么樣,未來(lái)大家最看好這三種類型的產(chǎn)品,到底哪個(gè)會(huì)被更廣泛地應(yīng)用。

10

微生物的營(yíng)養(yǎng)屬性

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我們來(lái)講最后一個(gè)趨勢(shì)——微生物的營(yíng)養(yǎng)屬性,正被越來(lái)越多的認(rèn)知。

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我們現(xiàn)在看一個(gè)很有意思的植物乳桿菌的故事。

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植物乳桿菌是全世界被應(yīng)用的最廣泛的益生菌之一,也是最好培養(yǎng)的益生菌之一。在2017年的時(shí)候,我是第一次看到Nature發(fā)表RCT的研究,從2017年到今天,我沒(méi)有看到第二篇有關(guān)于RCT的研究發(fā)表在Nature上面。

2017年這篇Nature提醒我們,用植物乳桿菌和非常低廉成本的低聚果糖組合在一起,就有可能在印度的農(nóng)村地區(qū),去預(yù)防嬰兒的敗血癥。

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其實(shí)在2016年,Science發(fā)了另外一個(gè)很重要的研究,就是用植物乳桿菌能夠去幫助小鼠對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)不良。

左上角的4只老鼠,左邊是無(wú)菌小鼠,你看它長(zhǎng)的小小的。中間是一個(gè)野生型小鼠,很正常。第三只老鼠給它定植了植物乳桿菌的WJL株,可以看到它的身體實(shí)際上已經(jīng)長(zhǎng)的跟野生型差不多了。

最右邊提醒我們,用另外一株植物乳桿菌無(wú)效。所以菌株特異性很明顯。

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今年2月份,我很欣喜地看到,同一個(gè)團(tuán)隊(duì)用了WJL這一株植物乳桿菌又發(fā)Science了。

這一次他們更進(jìn)一步證明活菌有用,滅活的死菌也有用,把其中的胞壁成分單獨(dú)使用,甚至把植物乳桿菌相關(guān)的模式識(shí)別受體的配體單獨(dú)用,它也能夠促進(jìn)生長(zhǎng)。這個(gè)團(tuán)隊(duì)所做分子機(jī)制的研究很了不起。

從2016年到2023年,7年的時(shí)間,從發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)不良有干預(yù)作用,再到一個(gè)分子機(jī)制的解釋,這是一個(gè)多么完美的故事。

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研究者、頂尖的科學(xué)家在Science上發(fā)表的文章,提醒我們?nèi)リP(guān)注微生態(tài)的營(yíng)養(yǎng)屬性。其實(shí)有更多的人也在同樣關(guān)注,比爾·蓋茨就在關(guān)注。

2019年,他在劍橋大學(xué)獲得了霍金教授獎(jiǎng)。在發(fā)表獲獎(jiǎng)感言時(shí)說(shuō),在未來(lái)的20年,我們能夠去解決營(yíng)養(yǎng)不良的問(wèn)題,大幅減少與營(yíng)養(yǎng)相關(guān)的死亡人數(shù)。

他特別提到,科學(xué)家已經(jīng)找到了解決營(yíng)養(yǎng)不良的最后一個(gè)謎團(tuán),對(duì)生活在我們身體里的微生物的科學(xué)理解。

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而且他特別提到了Jeffrey Gordon教授所做的早期研究,他可能不一定關(guān)注到,2019年實(shí)際上Jeffrey Gordon教授在Science上發(fā)表了一篇背靠背的研究,中間這篇研究揭示了營(yíng)養(yǎng)不良的兒童與正常的兒童之間所差異的,每一個(gè)綠點(diǎn)就是一個(gè)微生物的物種。

左邊的這一篇文章用鷹嘴豆、花生粉等等非常低廉的成本所制成的營(yíng)養(yǎng)制劑,就能夠有效地把微生物恢復(fù)回來(lái),從而解決營(yíng)養(yǎng)不良的問(wèn)題。

這些提醒我們,我們面向微生物不僅僅是治病,有很多營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題待我們?nèi)ソ鉀Q。

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我們也一直在說(shuō),有時(shí)候要把微生物視成是我們的營(yíng)養(yǎng)命運(yùn)共同體。

其實(shí)大部分的生命都是自己和微生物所組成的生態(tài)系統(tǒng),當(dāng)中有很多營(yíng)養(yǎng)協(xié)作,有很多營(yíng)養(yǎng)PK。

我們要去關(guān)注它們對(duì)我們的作用,要去關(guān)注比如說(shuō)營(yíng)養(yǎng)屬性被下降、被忽視的時(shí)候所帶來(lái)的一系列問(wèn)題,甚至我們也要更多地讓營(yíng)養(yǎng)回歸臨床一線。

而且用微生物或其他指標(biāo)來(lái)評(píng)估營(yíng)養(yǎng)對(duì)患者的作用,在腫瘤免疫治療、在病人住院過(guò)程當(dāng)中,我們需要用飲食和營(yíng)養(yǎng)干預(yù)去恢復(fù)健康,甚至可以說(shuō)三分治七分養(yǎng)。

未來(lái),我們是不是可以通過(guò)藥物、手術(shù)、放化療,去快速解決一些臨床問(wèn)題。我們也通過(guò)更長(zhǎng)時(shí)間,甚至是需要投入更大的營(yíng)養(yǎng)干預(yù)方案,去幫助患者解決問(wèn)題和恢復(fù)健康。這值得我們思索,更值得我們探索。

我相信未來(lái)結(jié)合著微生物營(yíng)養(yǎng)屬性的領(lǐng)域,一定會(huì)有越來(lái)越多的成果會(huì)被科學(xué)家揭示,也有越來(lái)越多方案能夠去造福更多的人。

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今天就用一點(diǎn)時(shí)間向大家分享了有關(guān)于微生態(tài)研究和轉(zhuǎn)化前沿的十大進(jìn)展,希望帶給大家一些啟發(fā)。

我們的目標(biāo)是“讓人們擁有更健康的腸道”。希望大家一起努力,讓全世界的人們都擁有更健康的腸道!

謝謝大家!

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本次演講由SEIMEI森美品牌贊助。

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