2008年，美國國立衛(wèi)生研究院資助的人類微生物組項目-an雄心勃勃的項目，類似于人類基因組計劃在表征極其復雜的微生物生活在和我們每個人的-aimed。六年后，該計劃擴展為綜合性人類微生物組計劃(iHMP)，目的是了解身體不同部位的微生物組如何隨著時間的推移以及各種健康狀況(如妊娠或疾病)發(fā)生變化。

今天(5月29日)在自然與自然醫(yī)學雜志上發(fā)表的三項iHMP研究將微生物成分與2型糖尿病，妊娠和炎癥性腸病(IBD)聯(lián)系起來。每項研究都包括數(shù)千份血液樣本，活組織檢查和微生物拭子的數(shù)據(jù)。

所有這三個研究的主要結論說，庫蒂斯·哈滕豪爾，哈佛大學計算生物學家和IBD研究的資深作者，是“所有東西都是相互關聯(lián)的。一切都在變化，當蟲子改變時，你可以看到人類的反應，反之亦然。“

前驅糖尿病和感染

其中一項研究接近斯坦福大學的遺傳學家邁克爾·斯奈德(Michael Snyder)，他的研究將他的研究重點轉向2型糖尿病，當時他被診斷患有這種疾病。許多患者，如Snyder，在病毒感染后被診斷患有糖尿病，但科學家們并不了解感染和胰島素之間的聯(lián)系。他和他的團隊想知道糖尿病或前驅糖尿病患者對感染的反應是否與健康的胰島素功能相反。

他們在四年內跟蹤了106名參與者(其中83人同意將他們的數(shù)據(jù)開放訪問)。一半的志愿者患有前驅糖尿病，這是一種血糖水平升高的病癥，但并不完全達到2型糖尿病的程度。當患者說他們健康(沒有經(jīng)歷急性疾病)時，科學家每三個月就會采集一次血液，糞便和鼻腔樣本。他們使用這些樣本監(jiān)測患者的血糖，并進行深度基因組測序，以表征腸道微生物組的構成，并觀察隨時間的變化。

一切都在變化，當蟲子發(fā)生變化時，你可以看到人類的反應，反之亦然。

-Curtis Huttenhower，哈佛大學

“我們對來自宿主，轉錄組，蛋白質組和代謝組的基因組進行了測序，”斯奈德告訴科學家，“顯然，微生物組也是如此。”

如果患者報告他們已經(jīng)生病，接種疫苗，體重增加或經(jīng)歷其他重大生活壓力，例如結腸鏡檢查，研究人員要求他們更頻繁地進行取樣。在研究期間，32名患者有呼吸道感染。

他們發(fā)現(xiàn)患有前驅糖尿病或功能失調的胰島素受體信號傳導的患者對呼吸道病毒感染的反應受到損害和延遲，作者認為這可能導致延長的低水平炎癥，已知會加劇糖尿病等疾病。與感染健康的受體信號的患者相比，鼻腔和腸道微生物組在感染方面的變化不同。

更重要的是，微生物化妝在人與人之間的差異大于一個人生病或健康時的差異。這意味著“當你健康時捕獲某人的個人資料真的非常重要，因此當他們患病時你可以在最早的時間看到[任何變化]，”斯奈德說。

炎癥性腸病

Huttenhower和他的同事在他們的IBD患者樣本中發(fā)現(xiàn)了類似的特殊現(xiàn)象。“疾病發(fā)作的確切方式因人而異，”他說。“令人驚訝的結果之一就是每個人都有多么不同。”

該組隨訪132名患者，每名患者一年。患者使用家庭收集試劑盒并每兩周將糞便樣品郵寄給研究者。研究人員還分析了患者結腸鏡檢查中的季度血液樣本和活組織檢查。

IBD是一種自身免疫性疾病，但樣本顯示它不僅僅是免疫系統(tǒng)被破壞?？肆_恩病和結腸炎(兩種類型的IBD)的已知生物標志物是血液中的抗體，但這些僅在腸道微生物組中也發(fā)生變化時存在。

“這不僅僅是免疫系統(tǒng)在克羅恩病或潰瘍性結腸炎期間被破壞，在疾病活動期間也是如此。當腸道中存在微生物和生物化學變化時，您還可以看到免疫系統(tǒng)對整個身體的反應以及抗體存在的變化，“Huttenhower說。

懷孕和早產(chǎn)

三人組的最終研究沒有跟蹤疾病，而是跟蹤與懷孕有關的微生物多樣性的變化 - 特別是那些以早產(chǎn)分娩結束的疾病。

科學家在早產(chǎn)兒出生后為支持早產(chǎn)兒取得了巨大進步，但仍無法預測早產(chǎn)兒何時可能發(fā)生。

在美國，非洲血統(tǒng)的女性比任何其他女性更有可能過早分娩。為了更好地理解這一人群中的問題，弗吉尼亞聯(lián)邦大學的微生物學家和免疫學家Greg Buck和他的團隊分析了參與多重微生物研究 - 懷孕計劃(MOMS-PI)的1,527名婦女的一部分樣本。 )。懷孕婦女的子女大部分是非洲人后裔，最終包括45名早產(chǎn)兒(定義為妊娠持續(xù)時間少于37周)和90名足月兒。

在這些微生物組研究產(chǎn)生可行的結果和檢驗假設之前，我們不會知道它們是高影響力還是僅僅是昂貴的關聯(lián)研究。

-Gregor Reid，西部大學

“問題是，我們是否可以確定任何微生物特征或多特征信息，這些特征可以讓我們了解如何預測早產(chǎn)風險或讓我們了解細菌[導致早產(chǎn)]的機制?”巴克。

該團隊在整個懷孕期間的每次預約中都收集了婦女的陰道微生物組樣本。與其他研究一樣，他們在身體其他部位研究這些樣本，同時收集出生時的臍帶血和胎盤組織以及其他微生物標本。

該小組確定了與早產(chǎn)相關的某些細菌類群。巴克說，最令人驚訝的是，懷孕早期的信號似乎最大，而不是女性接近分娩。以前的研究表明，在妊娠早期，陰道微生物組非常多樣化，但整個妊娠期間減少，微生物群落變得以乳酸桿菌為主。在目前的研究中，潛在早產(chǎn)的跡象隨著微生物多樣性而消失。

沒有參與這項研究的馬薩諸塞大學營養(yǎng)微生物學家David Sela稱這項工作“廣泛”和“執(zhí)行得很好”，并補充說，與早產(chǎn)有關的微生物鑒定有一天可以幫助干預。

然而，巴克和他的同事們還沒有準備好采取行動，聲稱他們可以預測哪些媽媽會提前交付。目前尚不清楚綜合人體微生物組項目的大規(guī)模科學研究將具有多大的實用性。

西方大學的微生物學家和免疫學家Gregor Reid沒有參與任何研究，他說：“在這些微生物組研究產(chǎn)生可行的結果和檢驗假設之前，我們不知道它們是高影響力還是僅僅是昂貴的關聯(lián)研究。。。。我們需要超越追隨者而不是測試干預措施。“