盡管越來越多的研究著眼于越來越多的遺傳、細(xì)胞和微生物數(shù)據(jù)，但自閉癥的生物學(xué)根源仍然困擾著研究人員。最近，科學(xué)家們把注意力集中在一個(gè)新的、有前途的焦點(diǎn)領(lǐng)域：微生物組。這些棲息在人類腸道中的微生物已被證明在自閉癥中發(fā)揮著一定作用，但這種聯(lián)系的機(jī)制仍然充滿了模糊性。
今天(6 月 26 日)發(fā)表在《自然神經(jīng)科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究采用新的計(jì)算方法來解決這個(gè)問題，為微生物組與自閉癥之間的關(guān)系提供了新的線索。這項(xiàng)研究起源于西蒙斯基金會(huì)的自閉癥研究計(jì)劃 (SFARI)，并對(duì)數(shù)十個(gè)先前發(fā)布的數(shù)據(jù)集進(jìn)行了創(chuàng)新性的重新分析，與最近一項(xiàng)針對(duì)自閉癥患者的長期研究相一致，該研究以微生物組為重點(diǎn)的治療干預(yù)。這些發(fā)現(xiàn)還強(qiáng)調(diào)了縱向研究在闡明微生物組與自閉癥等復(fù)雜疾病之間相互作用的重要性。
“我們能夠協(xié)調(diào)來自不同研究的看似不同的數(shù)據(jù)，并找到一種共同語言來統(tǒng)一它們。通過這一點(diǎn)，我們能夠在許多研究中識(shí)別出區(qū)分自閉癥患者和神經(jīng)正常個(gè)體的微生物特征，”杰米·莫頓(Jamie Morton)說，該研究的通訊作者是在西蒙斯基金會(huì)擔(dān)任博士后研究員時(shí)開始這項(xiàng)工作的，現(xiàn)在是一名獨(dú)立顧問。“但更重要的一點(diǎn)是，展望未來，我們需要強(qiáng)有力的長期研究，研究盡可能多的數(shù)據(jù)集，并了解當(dāng)有[治療]干預(yù)時(shí)它們?nèi)绾巫兓?rdquo;
這項(xiàng)研究共有 43 名作者，匯集了來自北美、南美、歐洲和亞洲機(jī)構(gòu)的計(jì)算生物學(xué)、工程學(xué)、醫(yī)學(xué)、自閉癥和微生物組領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。加州大學(xué)圣地亞哥分校微生物組創(chuàng)新中心主任羅布·奈特 (Rob Knight) 表示：“這種大規(guī)模合作涉及的領(lǐng)域和專業(yè)領(lǐng)域數(shù)量之多是值得注意的，對(duì)于獲得自閉癥的新的、一致的圖像也是必要的。”和一名研究合著者。
自閉癥本質(zhì)上是復(fù)雜的，試圖查明與這種疾病有關(guān)的特定腸道微生物的研究因這種復(fù)雜性而感到困惑。首先，自閉癥以異質(zhì)的方式呈現(xiàn)——自閉癥個(gè)體在遺傳、生理和行為上都存在差異。其次，微生物組存在獨(dú)特的困難。微生物組研究通常僅報(bào)告特定微生物的相對(duì)比例，需要復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來了解哪些微生物種群變化與感興趣的條件相關(guān)。
這使得在噪聲中找到信號(hào)變得具有挑戰(zhàn)性。使事情變得更加復(fù)雜的是，迄今為止的大多數(shù)研究都是對(duì)自閉癥患者體內(nèi)微生物種群的一次性快照。該研究的合著者、印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和生理學(xué)助理教授布列塔尼·尼德姆 (Brittany Needham) 表示：“單個(gè)時(shí)間點(diǎn)的力量只有這么大;明天或下周的情況可能會(huì)非常不同。”
“我們想要解決不斷變化的問題，即微生物組與自閉癥之間的關(guān)系，并認(rèn)為，‘讓我們回到現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集，看看我們能夠從中獲得多少信息，’”共同通訊作者說紐約大學(xué)治療聯(lián)盟主任加斯帕·塔龍徹-奧爾登堡 (Gaspar Taroncher-Oldenburg) 在擔(dān)任 SFARI 常駐顧問期間與莫頓一起發(fā)起了這項(xiàng)工作。
在這項(xiàng)新研究中，研究小組開發(fā)了一種算法，重新分析 25 個(gè)先前發(fā)布的數(shù)據(jù)集，其中包含來自自閉癥和神經(jīng)典型群體的微生物組和其他“組學(xué)”信息，例如基因表達(dá)、免疫系統(tǒng)反應(yīng)和飲食。在每個(gè)數(shù)據(jù)集中，該算法找到了年齡和性別方面最匹配的自閉癥患者和神經(jīng)典型個(gè)體，這兩個(gè)因素通常會(huì)混淆自閉癥研究。
Taroncher-Oldenburg 說：“我們不是比較研究中的平均隊(duì)列結(jié)果，而是將每一對(duì)視為單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此能夠同時(shí)分析 600 多個(gè) ASD 對(duì)照對(duì)，對(duì)應(yīng)于 1,200 多名兒童的事實(shí)上的隊(duì)列。” “從技術(shù)角度來看，這需要開發(fā)新穎的計(jì)算方法，”他補(bǔ)充道。他們的新計(jì)算方法使他們能夠可靠地識(shí)別 ASD 個(gè)體和神經(jīng)典型個(gè)體之間豐度不同的微生物。
令研究人員驚訝的是，他們的分析確定了與特定人類腸道微生物相關(guān)的自閉癥特異性代謝途徑。重要的是，這些途徑也出現(xiàn)在自閉癥患者的其他地方，從他們的大腦相關(guān)基因表達(dá)譜到他們的飲食。莫頓說：“我們以前從未在自閉癥中發(fā)現(xiàn)腸道微生物和人類代謝途徑之間存在這種明顯的重疊。”
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