腸道微生物的菌株而不是物種是健康和疾病的關(guān)鍵

每天，消化系統(tǒng)中的數(shù)十億細(xì)菌都在發(fā)生變化;你吃的食物、你服用的藥物和你接觸的細(xì)菌會(huì)使某些細(xì)菌比其他細(xì)菌繁殖得更多?？茖W(xué)家們知道，這種不斷變化的腸道微生物平衡與您的健康和疾病有關(guān)，但一直在努力確定是什么使一種微生物平衡優(yōu)于另一種。

在過(guò)去的十年里，科學(xué)家們通常通過(guò)描述存在的細(xì)菌種類(lèi)和數(shù)量來(lái)描述一個(gè)人的微生物組——在人類(lèi)腸道中發(fā)現(xiàn)的微生物的集合?，F(xiàn)在，由格萊斯頓研究所 Katie Pollard 博士領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員發(fā)表了兩項(xiàng)新研究，表明監(jiān)測(cè)細(xì)菌菌株——而不僅僅是物種——可以更好地了解微生物組。

細(xì)菌菌株有點(diǎn)像狗品種或番茄品種——屬于同一物種，但彼此不同。

“我認(rèn)為研究人員僅僅關(guān)注微生物的種類(lèi)就錯(cuò)過(guò)了很多信息，”格萊斯頓數(shù)據(jù)科學(xué)與生物技術(shù)研究所所長(zhǎng)、兩項(xiàng)研究的主要作者波拉德說(shuō)。“當(dāng)我們采取更細(xì)粒度的方法并觀察細(xì)菌菌株時(shí)，我預(yù)測(cè)我們將開(kāi)始尋找微生物組與疾病之間的因果關(guān)系。”

在Nature Biotechnology雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，Pollard 的實(shí)驗(yàn)室與美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所的研究科學(xué)家 Stephen Nayfach 博士合作，開(kāi)發(fā)了一種新的計(jì)算方法來(lái)分析存在于微生物組采樣比現(xiàn)有技術(shù)更快、更經(jīng)濟(jì)。Pollard 說(shuō)，這種新方法將使研究人員能夠?qū)ξ⑸锝M進(jìn)行比以往任何時(shí)候都更大、更精確的分析。

在Genome Research在線發(fā)表的另一篇論文中，Pollard 與斯坦福大學(xué)的 Benjamin Good 博士和 Michael Snyder 博士的實(shí)驗(yàn)室合作，追蹤了一個(gè)人微生物組中 19 種不同的細(xì)菌菌株。 5 個(gè)月內(nèi)的時(shí)間點(diǎn)，包括抗生素療程之前和之后。他們發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，一種細(xì)菌的豐度在不同時(shí)間點(diǎn)之間保持不變，但該物種內(nèi)的菌株發(fā)生了巨大變化。

讓微生物組有意義

在您的腸道內(nèi)，細(xì)菌可能不僅僅是消化您的食物。事實(shí)上，研究表明，與健康人相比，患有炎癥性腸病、哮喘、自閉癥、糖尿病和癌癥等多種疾病的人消化系統(tǒng)中的細(xì)菌不同。但到目前為止，很少有針對(duì)微生物組的治療方法從這些觀察中得出。

由于每種細(xì)菌都有自己的遺傳密碼，因此科學(xué)家們依靠 DNA 測(cè)序來(lái)發(fā)現(xiàn)任何特定人的微生物組中棲息著哪些細(xì)菌。但是由于數(shù)據(jù)的大小和復(fù)雜性，分析 DNA 序列很困難。盡管研究人員可以使用現(xiàn)有方法來(lái)確定存在哪些物種，但這僅提供了微生物組多樣性和功能的一部分。這是因?yàn)橥环N細(xì)菌中的不同菌株可能存在顯著的遺傳差異，這些差異通常大到足以誘發(fā)不同的行為。

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