帝國研究人員表示，對肺部微生物組的進一步研究可以發(fā)現新的，更有效的肺部感染管理方法。

倫敦帝國理工學院的一位專家強調了研究肺微生物(稱為肺微生物組)在幫助我們理解和管理氣道感染方面的重要性。

來自帝國國家心肺研究所的William Cookson教授向Francesca Davenport講述了他的自然評論微生物學論文，以解釋如何進一步研究微生物組有助于改善肺部感染的管理并避免與抗菌素耐藥性(AMR)相關的問題。

你撰寫評論文章的理由是什么?

肺部感染是世界上最重要的死亡和殘疾原因之一，但診斷和治療它們的進展遠遠落后于其他器官如腸道和皮膚的感染。特別是，我們才開始使用DNA測序來識別我們在氣道中攜帶的細菌和真菌。

我們的文章強調了這個問題的規(guī)模，并展示了現代微生物組研究如何有可能改善常見肺病的預防和治療。

我們目前對肺微生物組了解多少?

直到最近，科學家才錯誤地認為肺和氣道是無菌的，因此人類微生物組計劃和類似的研究項目幾乎完全忽略了肺部。

現在我們知道氣道表面有一群常見的微生物，稱為微生物組，其密度與皮膚和上腸的密度相似。我們還知道這些微生物群落在常見的肺部疾病中受到干擾，如慢性阻塞性肺病(COPD)，這在吸煙者和哮喘中很常見。

然而，除了通常導致肺部感染的少數生物之外，我們對生活在那里的不同細菌知之甚少。我們還不知道微生物群落的成員如何相互作用，以及它們如何控制炎癥和保護氣道內壁免受疾病侵害。

研究肺部微生物組有哪些具體挑戰(zhàn)?

從氣道獲取樣本比更容易進入皮膚和腸道等區(qū)域更加困難。受試者可以咳出粘液進行測試，或者臨床醫(yī)生可以將細管或支氣管鏡引入呼吸道。

由于肺部樣本含有許多人類細胞，并且高濃度人類DNA的存在意味著需要特殊技術才能看到細菌信號，因此出現了困難。

肺部的常駐微生物可能提供重要的線索。圖片來源：倫敦帝國學院

我們如何開發(fā)和維持平衡健康的肺微生物組?

健康個體的肺中有一兩百種不同的細菌。在整個群體中，有數千種不同的細菌菌株。

氣道的正常定植可能在出生后開始，并且許多生物可能最初來自母親。在生命的前兩年，微生物組變得更加復雜和物種多樣化。與其他自然生態(tài)系統(tǒng)一樣，肺部微生物群的多樣性可能會保護它們免受有害微生物的感染。

農村生活方式，例如生活在農場，鼓勵肺部以及腸道和皮膚中微生物組的多樣性。我們已經知道農村生活可以預防哮喘和過敏。生活在城市中減少了物種多樣性，也為有害細菌在社區(qū)中傳播提供了更多機會。

傳統(tǒng)的肺部感染診斷和治療有哪些問題?

在我們的社會中，肺部感染最常發(fā)生在患有COPD等既往存在的肺部疾病的人群中，并且諸如哮喘之類的疾病也在其氣道微生物組中顯示出明顯的異常。通常通過培養(yǎng)細菌來診斷感染，其中來自患者的標本在瓊脂平板上展開并孵育一天或多天，直到細菌可以被看作平板上的菌落。然而，重要的是比培養(yǎng)所允許的時間框架更快地治療肺部感染。

由于培養(yǎng)需要很長時間，因此醫(yī)生通常不得不猜測感染的原因并開出能夠消滅好細菌和有害細菌的廣譜抗生素。因此，英國每年約有1600萬份呼吸道感染抗生素處方; 相當于四分之一的人口。因此，時間問題是我們社會中AMR的主要原因。

現代測序的診斷方面有哪些改進?這些如何改善治療方法并避免AMR問題?

一旦我們確定哪種生物會導致肺部疾病，我們就可以使用快速測序方法來確定這些細菌是否存在。

我們還可以估計它們的數量，說明它們有多危險，以及它們會對哪些抗生素做出反應。通過改進診斷，我們可以將抗生素用于治療有害細菌，減少對有益細菌的傷害。我們還可以制造抗生素直接吸入肺部，這可以防止對其他身體系統(tǒng)的任何副作用。

另一種新方法是使用噬菌體，這是一種非常小的病毒，可以感染和破壞細菌。它們可用于治療囊性纖維化等疾病中的感染，其中幾乎連續(xù)的抗生素治療已導致出現對幾乎所有現有抗生素都具有抗性的“超病原體”。

我們最終將能夠用健康的有益細菌群體取代異常氣道細菌，類似于在先前已剝離植被的田地中種植草地。使用有益細菌重新定殖微生物組在治療腸道疾病方面非常有效，肺和氣道疾病也可能如此。

在本文中，您建議開發(fā)一個國際肺部微生物組項目 - 您能描述一下這是如何工作的嗎?

在正常氣道中可以找到的數千種生物中只有少數被分離并進行了詳細研究。為了使基于序列的診斷有效，我們需要盡可能多地了解肺部的好細菌和壞細菌。用于分離和測序細菌DNA的國際合作極大地改善了口腔，皮膚和腸道感染的診斷和治療。一項協(xié)調一致的肺微生物組項目將加速我們審查中描述的診斷和治療的所有潛在進展。