到目前為止，我們知道微生物組是重要的。但是，盡管有這么多的關(guān)注，我們的共生細菌在人類疾病中究竟扮演了什么角色，在很大程度上仍是未知的。本周，兩篇論文連續(xù)發(fā)表在《自然》雜志上，這是迄今為止規(guī)模最大的臨床微生物組研究，它們試圖回答這個問題。

在一項名為“泰迪研究中兒童早期腸道微生物組的暫時發(fā)育”的研究中，貝勒醫(yī)學院教授約瑟夫·彼得羅西諾博士領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組利用了Young (TEDDY)研究中通過環(huán)境決定因素獲得的數(shù)據(jù)集。這項研究的目的是確定是什么因素導(dǎo)致兒童患1型糖尿病的遺傳風險增加。

通過對903名兒童12500份糞便樣本進行測序，研究小組確定腸道微生物組的發(fā)育經(jīng)歷了三個不同的微生物組發(fā)展階段:發(fā)育階段(3-14個月)、過渡階段(15-30個月)和穩(wěn)定階段(31-46個月)。

“這一信息對于未來的微生物組研究是有用的，這些研究著眼于嬰兒群體，用于科學發(fā)現(xiàn)和潛在的干預(yù)目的。”我們可以以這種方式對發(fā)育階段進行分層的想法，可能會給研究人員提供額外的解決方案，揭示可能與疾病相關(guān)的差異，”彼得羅西諾博士說。

盡管對健康的總體影響仍不清楚，但研究發(fā)現(xiàn)，“母乳的攝入，無論是排他的還是部分的，都是與菌群結(jié)構(gòu)相關(guān)的最重要因素。”他們發(fā)現(xiàn)，至少部分母乳喂養(yǎng)與雙歧桿菌和兩歧桿菌含量較高有關(guān)。此外，停止母乳喂養(yǎng)加速了嬰兒微生物組的成熟，這意味著它迅速通過其他階段進入穩(wěn)定階段，這一階段的特點是具有較高數(shù)量的Firmicutes spp細菌。

“這些初步分析加強了先前的嬰兒研究，也揭示了在生命的這一關(guān)鍵時期，微生物組的其他重要聯(lián)系。”這項研究的第一作者、紐卡斯爾大學的研究員克里斯托弗·斯圖爾特博士說:“這一群體未來的發(fā)現(xiàn)將為集中研究微生物群如何影響健康和疾病，尤其是1型糖尿病鋪平道路。”

TEDDY的研究包括美國和歐洲的6個臨床研究中心，并招募了數(shù)千名具有1型糖尿病(T1D)遺傳易感性或T1D一級親屬的新生兒。該研究允許對可能導(dǎo)致T1D的微生物、遺傳、環(huán)境、免疫學和其他因素進行表征。

最近發(fā)現(xiàn)腸道細菌與T1D的發(fā)病有關(guān)，包括擬桿菌種類的增加和產(chǎn)生短鏈脂肪酸(SCFAs)的細菌數(shù)量的減少。

發(fā)表在《自然》(Nature)雜志上的第二篇論文《來自TEDDY研究的早期1型糖尿病人體腸道微生物組》(The human gut microbiome in early-onset type 1 diabetes from The TEDDY study)對糞便樣本進行了幾乎同樣大規(guī)模的分析，分析了783名參與TEDDY研究的兒童糞便樣本中的10913個元基因組。從3個月大到臨床終點(胰島自身免疫或T1D)，每個月收集樣本，以了解胰島自身免疫、T1D診斷和其他常見早期生活事件(如抗生素治療和益生菌)與早期腸道微生物組的自然史。

由醫(yī)學博士Ramnik Xavier領(lǐng)導(dǎo)的研究小組哈佛大學醫(yī)學院(Harvard Medical School)醫(yī)學教授、布羅德研究所(Broad institute)核心研究所(core institute)成員發(fā)現(xiàn)，對照組兒童的微生物群落中含有更多與發(fā)酵和短鏈脂肪酸生物合成相關(guān)的基因，盡管細菌的類型不同。這表明，在早期發(fā)病的T1D中，短鏈脂肪酸的合成功能可能比特定類型的細菌在提供保護作用方面更為重要。

作者寫道,“當我們調(diào)查更廣泛的嬰兒腸道菌群的建立和發(fā)展,分類和功能配置都是動態(tài)的和高度個性化的,和第一年主導(dǎo)生活的三種主要獨家雙歧桿菌物種(b . bifidum諭令,或b longum。)”,利用人乳寡糖的基因在B. longum的一個亞群中的應(yīng)變特異性攜帶在母乳喂養(yǎng)的嬰兒中特別存在。

綜上所述，這些對TEDDY腸道元基因組的分析是腸道微生物組發(fā)育過程中與胰島自身免疫、T1D等早期兒童期事件相關(guān)的最大、最詳細的縱向功能圖譜，為今后微生物組在疾病中的作用研究提供了基礎(chǔ)。