Nature等三篇文章追踪健康和疾病人群微生物组：超越十年的重要成果

来源：生物通

今天，Nature及其子刊上发表的三项iHMP研究将微生物成分与2型糖尿病，妊娠和炎症性肠病（IBD）联系起来。每项研究都包括数千份血液样本，活组织检查和微生物拭子的数据。 

人类微生物组计划于2008年由美国国立卫生研究院发起，旨在鉴定与人类健康和疾病相关的微生物，以及绘制这些微生物的参考基因组。

2012年，研究人员在Nature杂志上发表了一系列文章，报道了不同人群的各个身体部位的微生物组成。2017年，哈佛及Broad研究院等处的研究人员同样在Nature上，报道了1600多个样本的宏基因组测序结果，增加了对人类微生物多样性的认识。

今天，Nature及其子刊上发表的三项iHMP研究将微生物成分与2型糖尿病，妊娠和炎症性肠病（IBD）联系起来。每项研究都包括数千份血液样本，活组织检查和微生物拭子的数据。

哈佛大学计算生物学家，文章作者Curtis Huttenhower说，这三项研究的主要发现证明“一切都是相互联系的，一切都在变化，当细菌发生改变时，你可以看到人类的反应，反之亦然。”

糖尿病前期和感染

第一篇文章由斯坦福大学的遗传学家Michael Snyder领导完成，在Snyder被诊断患有2型糖尿病之后，他就将他的研究重点转向这种疾病。研究认为许多糖尿病患者是在病毒感染后被诊断患有糖尿病，但科学家们并不了解感染和胰岛素之间的联系。

Snyder想知道糖尿病或糖尿病前期患者对感染的反应，是否与健康的胰岛素功能相反。他们在四年内跟踪了106名参与者（其中83人同意将他们的数据开放访问）。一半的志愿者患有前期糖尿病，这是一种血糖水平升高的病症，但并不完全达到2型糖尿病的程度。

结果他们发现像白细胞介素-1受体激动剂（IL-1RA）和超敏C-反应蛋白（CRP）炎症标记物与特定的免疫信号传导可以作为发病前的个人分子特征，提示早期疾病发展的规律。微生物组可以定义早期疾病发展的规律，在某些情况下，这可能有助于及早检测出2型糖尿病。

炎症性肠病IBD

第二篇文章中，哈佛大学陈曾熙公共卫生学院的Curtis Huttenhower等人研究了132名IBD患者和健康的对照组样品。他们开发了一个独特的生物技术工具箱，来了解病情活跃期时肠道微生物组的组成变化，结果在IBD患者样本中发现了特殊的现象。

“不仅仅是Crohn病，或者溃疡性结肠炎（ulcerative colitis）中，免疫系统被破坏，当肠道中存在微生物和生物化学变化时，还可以看到免疫系统对整个身体的反应以及抗体存在的变化，“Huttenhower说。

怀孕和早产

最后一项没有跟踪疾病，而是寻找与怀孕有关的微生物多样性的变化，特别是那些与早产分娩有关的变化。

科学家在早产儿出生后如何帮助早产儿回复健康方面取得了巨大进步，但仍无法预测早产儿何时可能发生。

在美国，非洲血统的女性比其他女性更有可能出现过早分娩。 为了更好地理解这一人群中的问题，弗吉尼亚联邦大学的微生物学家和免疫学家Greg Buck和他的团队分析了多重微生物研究-怀孕项目（Multi-Omic Microbiome Study-Pregnancy Initiative，MOMS-PI）中的1,527名女性样本。

研究人员发现了与早产相关的某些细菌类群，令人惊讶的是怀孕早期的信号似乎最多，而不是接近分娩时。以前的研究表明，在妊娠早期，阴道微生物组非常多样化，但整个妊娠期间减少，微生物群落变得以乳酸杆菌为主。在目前的研究中，潜在早产的迹象随着微生物多样性而消失。

虽然这些研究还未取得定论，但西方大学的微生物学家和免疫学家Gregor Reid（未参与任何研究）说：“这些微生物组研究帮助我们了解了它们是高影响力，还是仅仅是关联。。。。 。”

参考文献：

W. Zhou et al., “Longitudinal multi-omics of host- microbe dynamics in pre-diabetes,” Nature, doi:10.1038/s41586-019-1236-x, 2019. 

J. Lloyd-Price et al., “Multi-omics of the gut microbial ecosystem in inflammatory bowel diseases,” Nature, doi:10.1038/s41586-019-1237-9, 2019.

J. Fettweis et al., “The vaginal microbiome and preterm birth,” Nature Medicine, doi:10.1038/s41591-019-0450-2, 2019.