不久前，研究人員認(rèn)為，如果他們能夠識(shí)別生活在人體內(nèi)或人類身上的成千上萬(wàn)的微生物物種 - 人類微生物群 - 他們會(huì)找到治療許多疾病的方法。事實(shí)證明，問(wèn)題并非那么簡(jiǎn)單：關(guān)鍵問(wèn)題不是我們的旅行者是誰(shuí)，而是他們?nèi)绾闻c我們的身體互動(dòng)。

現(xiàn)在，在人類微生物組項(xiàng)目的第二階段，由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)資助的三個(gè)研究小組正在收集關(guān)于構(gòu)成宿主 - 微生物組生態(tài)系統(tǒng)的生物過(guò)程的最基本分子水平的數(shù)據(jù)。選擇作為試驗(yàn)床的三個(gè)條件 - 由于它們的廣泛影響以及它們可以作為其他微生物組相關(guān)人類病癥的模型 - 是妊娠和早產(chǎn)，炎癥性腸病的發(fā)作和2型糖尿病的發(fā)作。

重要的是，與基因組學(xué)研究界的許多項(xiàng)目一樣，研究人員致力于快速，全面地發(fā)布數(shù)據(jù)，以便其他科學(xué)家可以將結(jié)果用于研究微生物組在特定疾病中的作用。

在2014年9月10日的Cell Host&Microbe雜志中，綜合人類微生物組項(xiàng)目研究聯(lián)盟 - 作為當(dāng)前的聯(lián)盟已知 - 詳述了正在收集的數(shù)據(jù)以及將結(jié)果存入哪些數(shù)據(jù)庫(kù)。

“我們正在從這些群體中的微生物組和宿主中為社區(qū)生成一系列令人難以置信的豐富數(shù)據(jù)，以便科學(xué)家們可以利用這些免費(fèi)提供的數(shù)據(jù)自行評(píng)估哪些屬性與了解微生物組在微生物群中的作用最相關(guān)。人類宿主，“美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院國(guó)家人類基因組研究所(NHGRI)人類微生物組計(jì)劃項(xiàng)目主任Lita M. Proctor博士說(shuō)。

“聯(lián)盟的成員可以利用彼此在處理這些項(xiàng)目中一些非常復(fù)雜的科學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)，”她說(shuō)。“我們將這些數(shù)據(jù)作為社區(qū)資源生成，我們希望足夠詳細(xì)地描述這些資源，以便人們可以預(yù)測(cè)將要生成的數(shù)據(jù)，他們可以在哪里找到它以及將從聯(lián)盟的努力中得出的分析。”

NHGRI主任埃里克·D·格林博士表示，這些數(shù)據(jù)將幫助科學(xué)家們將微生物組的幾乎絕大多數(shù)特征與可管理的特征子集糾纏在一起，以便評(píng)估哪些屬性對(duì)解密最具信息性。微生物組在人類健康和疾病中的作用。“

利用尖端的DNA測(cè)序技術(shù)，質(zhì)譜和其他組學(xué)技術(shù)，研究人員正在學(xué)習(xí)微生物組的復(fù)雜性。在2012年結(jié)束的人類微生物組計(jì)劃的第一階段，研究人員發(fā)現(xiàn)存在超過(guò)10,000種細(xì)菌，這些細(xì)菌存在于人類內(nèi)部或人體內(nèi)，并幫助其宿主進(jìn)行消化，能量產(chǎn)生，防御入侵病原體和免疫系統(tǒng)支持?，F(xiàn)在，與人類生活在一起的細(xì)菌物種的數(shù)量被認(rèn)為接近15,000。

其他估計(jì)也發(fā)生了變化。多年來(lái)，每個(gè)人體內(nèi)或體內(nèi)的微生物細(xì)胞數(shù)量被認(rèn)為比人類細(xì)胞數(shù)量多10比1.這似乎是一種極其輕描淡寫(xiě)的態(tài)度。Proctor博士指出，10比1的估計(jì)僅基于細(xì)菌細(xì)胞，但微生物組還包括病毒，原生動(dòng)物，真菌和其他形式的微觀生命。“因此，如果你真的關(guān)注整個(gè)微生物群落，你可能會(huì)看到更像是100比1，”她說(shuō)。

根據(jù)人類微生物組計(jì)劃2012年第一階段的研究結(jié)果，雖然成千上萬(wàn)的細(xì)菌物種可能與人類同居，但每個(gè)人每次只能容納約1,000種物種。

此外，從細(xì)菌基因的一系列共同功能來(lái)判斷，如果細(xì)菌是健康的，那么每個(gè)人的特定物種組合似乎聚集在一起，以執(zhí)行與另一個(gè)健康個(gè)體大致相同的生物學(xué)功能。事實(shí)上，研究人員發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌代謝途徑總是存在于健康人群中，并且許多這些途徑經(jīng)常在生病的人身上丟失或改變。

當(dāng)人類微生物組項(xiàng)目的第2階段于2013年開(kāi)始時(shí)，Proctor博士說(shuō)：“我們決定資助三項(xiàng)充分表征的隊(duì)列研究，這些研究是微生物組相關(guān)疾病的良好模型，并且收集我們所能獲得的所有特性，不僅僅是微生物組，但主機(jī)。我們不想回去，希望我們從這些人類微生物組模型研究中收集更多信息。“

這項(xiàng)為期三年的研究迄今已收到2420萬(wàn)美元，其中包括：

懷孕和早產(chǎn)。“多組微生物組研究：妊娠計(jì)劃”將研究妊娠期間陰道微生物組和宿主反應(yīng)的變化，包括早產(chǎn)，分娩和分娩，以及新生兒獲得微生物組。將有大約2,000名婦女通過(guò)懷孕和分娩。

早產(chǎn)是全世界新生兒發(fā)病和死亡的主要原因，在美國(guó)，并發(fā)癥新生兒的醫(yī)療保健費(fèi)用每年超過(guò)260億美元。已知母體微生物組在懷孕期間會(huì)發(fā)生顯著變化，研究人員懷疑這些變化對(duì)女性及其胎兒的健康起著重要作用。目前人們對(duì)此角色了解甚少。

由里奇弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的Gregory A. Buck博士，Kimberly K. Jefferson博士和Jerome F. Strauss III，醫(yī)學(xué)博士，博士領(lǐng)導(dǎo)的研究人員將分析來(lái)自不同身體部位的樣本使用完整的現(xiàn)有基因組學(xué)，蛋白質(zhì)組學(xué)，代謝組學(xué)，轉(zhuǎn)錄組學(xué)和其他分子測(cè)試 - 統(tǒng)稱為“多組學(xué)” - 試圖弄清楚微生物組在出生和新生兒死亡中起什么作用。

炎癥性腸病的發(fā)病。炎癥性腸病(IBD)，其影響近150萬(wàn)美國(guó)人，被認(rèn)為與腸道中的微生物密切相關(guān)，但沒(méi)有特定的微生物或微生物群體被鑒定為感染因子。該項(xiàng)目將試圖撬開(kāi)整個(gè)腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)，以確切地確定哪些微生物與哪些微生物及其宿主相互作用。

馬薩諸塞州綜合醫(yī)院和哈佛醫(yī)學(xué)院的Ramnik J. Xavier，醫(yī)學(xué)博士，波士頓，馬薩諸塞州劍橋麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)，以及哈佛大學(xué)的Curtis Huttenhower博士。波士頓和布羅德研究所的公共衛(wèi)生學(xué)院及其同事將跟蹤四組志愿者一年：新發(fā)兒科患者，新發(fā)兒成人患者，克羅恩病或潰瘍性結(jié)腸炎患者和對(duì)照組健康的人?？茖W(xué)家希望揭示腸道微生物組引起疾病的分子機(jī)制，并確定識(shí)別特定微生物群體是否可以指導(dǎo)治療。

此外，該項(xiàng)目旨在建立一個(gè)新的IBD數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含多種數(shù)據(jù) - 即使用當(dāng)前技術(shù)可以收集的所有分子信息 - 作為其他科學(xué)家的資源。

2型糖尿病發(fā)病。為了探索微生物組，壓力和2型糖尿病發(fā)病之間的關(guān)系，研究人員將跟蹤約60名患有該疾病風(fēng)險(xiǎn)的人，為期3年。他們將每?jī)傻饺齻€(gè)月分析來(lái)自多個(gè)部位的微生物組和宿主樣本，并且在呼吸道疾病或其他原因的壓力期間更頻繁地分析。

由加利福尼亞州斯坦福大學(xué)斯坦福大學(xué)的Michael Snyder博士和康涅狄格州法明頓杰克遜基因組醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的George Weinstock領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家認(rèn)為，免疫應(yīng)激因素如流感，以及環(huán)境或情緒壓力也會(huì)引起特定生物學(xué)途徑的變化。這些反過(guò)來(lái)可以引起微生物組的變化，并可能引發(fā)與免疫系統(tǒng)相關(guān)的疾病的發(fā)作。這種壓力因素可能特別影響易患自身免疫疾病的個(gè)體。

當(dāng)志愿者處于壓力之下時(shí)，他們期望在“前所未有的水平和頻率”中發(fā)現(xiàn)微生物組和宿主的變化，并且他們將嘗試通過(guò)多元分析來(lái)識(shí)別所涉及的分子和途徑。他們的研究結(jié)果不僅與2型糖尿病相關(guān) - 現(xiàn)在影響到大約2100萬(wàn)美國(guó)人，預(yù)計(jì)到2050年將增加一倍 - 而且還與其他自身免疫性疾病有關(guān)。