帝國研究人員表示，對(duì)肺部微生物組的進(jìn)一步研究可以發(fā)現(xiàn)新的，更有效的肺部感染管理方法。

倫敦帝國理工學(xué)院的一位專家強(qiáng)調(diào)了研究肺微生物(稱為肺微生物組)在幫助我們理解和管理氣道感染方面的重要性。

來自帝國國家心肺研究所的William Cookson教授向Francesca Davenport講述了他的自然評(píng)論微生物學(xué)論文，以解釋如何進(jìn)一步研究微生物組有助于改善肺部感染的管理并避免與抗菌素耐藥性(AMR)相關(guān)的問題。

你撰寫評(píng)論文章的理由是什么?

肺部感染是世界上最重要的死亡和殘疾原因之一，但診斷和治療它們的進(jìn)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他器官如腸道和皮膚的感染。特別是，我們才開始使用DNA測序來識(shí)別我們?cè)跉獾乐袛y帶的細(xì)菌和真菌。

我們的文章強(qiáng)調(diào)了這個(gè)問題的規(guī)模，并展示了現(xiàn)代微生物組研究如何有可能改善常見肺病的預(yù)防和治療。

我們目前對(duì)肺微生物組了解多少?

直到最近，科學(xué)家才錯(cuò)誤地認(rèn)為肺和氣道是無菌的，因此人類微生物組計(jì)劃和類似的研究項(xiàng)目幾乎完全忽略了肺部。

現(xiàn)在我們知道氣道表面有一群常見的微生物，稱為微生物組，其密度與皮膚和上腸的密度相似。我們還知道這些微生物群落在常見的肺部疾病中受到干擾，如慢性阻塞性肺病(COPD)，這在吸煙者和哮喘中很常見。

然而，除了通常導(dǎo)致肺部感染的少數(shù)生物之外，我們對(duì)生活在那里的不同細(xì)菌知之甚少。我們還不知道微生物群落的成員如何相互作用，以及它們?nèi)绾慰刂蒲装Y和保護(hù)氣道內(nèi)壁免受疾病侵害。

研究肺部微生物組有哪些具體挑戰(zhàn)?

從氣道獲取樣本比更容易進(jìn)入皮膚和腸道等區(qū)域更加困難。受試者可以咳出粘液進(jìn)行測試，或者臨床醫(yī)生可以將細(xì)管或支氣管鏡引入呼吸道。

由于肺部樣本含有許多人類細(xì)胞，并且高濃度人類DNA的存在意味著需要特殊技術(shù)才能看到細(xì)菌信號(hào)，因此出現(xiàn)了困難。

肺部的常駐微生物可能提供重要的線索。圖片來源：倫敦帝國學(xué)院

我們?nèi)绾伍_發(fā)和維持平衡健康的肺微生物組?

健康個(gè)體的肺中有一兩百種不同的細(xì)菌。在整個(gè)群體中，有數(shù)千種不同的細(xì)菌菌株。

氣道的正常定植可能在出生后開始，并且許多生物可能最初來自母親。在生命的前兩年，微生物組變得更加復(fù)雜和物種多樣化。與其他自然生態(tài)系統(tǒng)一樣，肺部微生物群的多樣性可能會(huì)保護(hù)它們免受有害微生物的感染。

農(nóng)村生活方式，例如生活在農(nóng)場，鼓勵(lì)肺部以及腸道和皮膚中微生物組的多樣性。我們已經(jīng)知道農(nóng)村生活可以預(yù)防哮喘和過敏。生活在城市中減少了物種多樣性，也為有害細(xì)菌在社區(qū)中傳播提供了更多機(jī)會(huì)。

傳統(tǒng)的肺部感染診斷和治療有哪些問題?

在我們的社會(huì)中，肺部感染最常發(fā)生在患有COPD等既往存在的肺部疾病的人群中，并且諸如哮喘之類的疾病也在其氣道微生物組中顯示出明顯的異常。通常通過培養(yǎng)細(xì)菌來診斷感染，其中來自患者的標(biāo)本在瓊脂平板上展開并孵育一天或多天，直到細(xì)菌可以被看作平板上的菌落。然而，重要的是比培養(yǎng)所允許的時(shí)間框架更快地治療肺部感染。

由于培養(yǎng)需要很長時(shí)間，因此醫(yī)生通常不得不猜測感染的原因并開出能夠消滅好細(xì)菌和有害細(xì)菌的廣譜抗生素。因此，英國每年約有1600萬份呼吸道感染抗生素處方; 相當(dāng)于四分之一的人口。因此，時(shí)間問題是我們社會(huì)中AMR的主要原因。

現(xiàn)代測序的診斷方面有哪些改進(jìn)?這些如何改善治療方法并避免AMR問題?

一旦我們確定哪種生物會(huì)導(dǎo)致肺部疾病，我們就可以使用快速測序方法來確定這些細(xì)菌是否存在。

我們還可以估計(jì)它們的數(shù)量，說明它們有多危險(xiǎn)，以及它們會(huì)對(duì)哪些抗生素做出反應(yīng)。通過改進(jìn)診斷，我們可以將抗生素用于治療有害細(xì)菌，減少對(duì)有益細(xì)菌的傷害。我們還可以制造抗生素直接吸入肺部，這可以防止對(duì)其他身體系統(tǒng)的任何副作用。

另一種新方法是使用噬菌體，這是一種非常小的病毒，可以感染和破壞細(xì)菌。它們可用于治療囊性纖維化等疾病中的感染，其中幾乎連續(xù)的抗生素治療已導(dǎo)致出現(xiàn)對(duì)幾乎所有現(xiàn)有抗生素都具有抗性的“超病原體”。

我們最終將能夠用健康的有益細(xì)菌群體取代異常氣道細(xì)菌，類似于在先前已剝離植被的田地中種植草地。使用有益細(xì)菌重新定殖微生物組在治療腸道疾病方面非常有效，肺和氣道疾病也可能如此。

在本文中，您建議開發(fā)一個(gè)國際肺部微生物組項(xiàng)目 - 您能描述一下這是如何工作的嗎?

在正常氣道中可以找到的數(shù)千種生物中只有少數(shù)被分離并進(jìn)行了詳細(xì)研究。為了使基于序列的診斷有效，我們需要盡可能多地了解肺部的好細(xì)菌和壞細(xì)菌。用于分離和測序細(xì)菌DNA的國際合作極大地改善了口腔，皮膚和腸道感染的診斷和治療。一項(xiàng)協(xié)調(diào)一致的肺微生物組項(xiàng)目將加速我們審查中描述的診斷和治療的所有潛在進(jìn)展。