新研究闡明了自閉癥與微生物組之間的聯(lián)系

盡管越來越多的研究著眼于越來越多的遺傳、細胞和微生物數(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新的、有前途的焦點領(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)》雜志上的一項研究采用新的計算方法來解決這個問題，為微生物組與自閉癥之間的關(guān)系提供了新的線索。這項研究起源于西蒙斯基金會的自閉癥研究計劃 (SFARI)，并對數(shù)十個先前發(fā)布的數(shù)據(jù)集進行了創(chuàng)新性的重新分析，與最近一項針對自閉癥患者的長期研究相一致，該研究以微生物組為重點的治療干預(yù)。這些發(fā)現(xiàn)還強調(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，我們能夠在許多研究中識別出區(qū)分自閉癥患者和神經(jīng)正常個體的微生物特征，”杰米·莫頓(Jamie Morton)說，該研究的通訊作者是在西蒙斯基金會擔任博士后研究員時開始這項工作的，現(xiàn)在是一名獨立顧問。“但更重要的一點是，展望未來，我們需要強有力的長期研究，研究盡可能多的數(shù)據(jù)集，并了解當有[治療]干預(yù)時它們?nèi)绾巫兓?rdquo;

這項研究共有 43 名作者，匯集了來自北美、南美、歐洲和亞洲機構(gòu)的計算生物學(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)——自閉癥個體在遺傳、生理和行為上都存在差異。其次，微生物組存在獨特的困難。微生物組研究通常僅報告特定微生物的相對比例，需要復(fù)雜的統(tǒng)計數(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：“單個時間點的力量只有這么大;明天或下周的情況可能會非常不同。”

“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) 在擔任 SFARI 常駐顧問期間與莫頓一起發(fā)起了這項工作。

在這項新研究中，研究小組開發(fā)了一種算法，重新分析 25 個先前發(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、免疫系統(tǒng)反應(yīng)和飲食。在每個數(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)典型個體，這兩個因素通常會混淆自閉癥研究。

Taroncher-Oldenburg 說：“我們不是比較研究中的平均隊列結(jié)果，而是將每一對視為單個數(shù)據(jù)點，因此能夠同時分析 600 多個 ASD 對照對，對應(yīng)于 1,200 多名兒童的事實上的隊列。” “從技術(shù)角度來看，這需要開發(fā)新穎的計算方法，”他補充道。他們的新計算方法使他們能夠可靠地識別 ASD 個體和神經(jīng)典型個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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