人体微生物组 精准医疗的另一块基石

人们很少会想到,在我们的身体里,有无数微小的生物时时刻刻与我们同呼吸、共命运。它们就是存在于人类体表和体腔内的大量微生物群。人体正常菌群种类约500—1000余种,细菌数量达100万亿个,比人体细胞数量还要多10倍,它们加起来大约有1.5千克重。除了细菌外,还有大量的病毒、真菌以及一些未知的微生物生活在我们体内。

人体微生物组 精准医疗的另一块基石

  • 早在300多年前显微镜发明后不久,科学家已观察到人体内存在微生物。然而,由于检测、分析技术等的限制,人们无法大规模地获取人体微生物群的构成、功能等详细信息,更无法进一步了解这些数量庞大的微生物群与人体是如何相互作用的。近些年来,基因测序技术和生物信息学的高速发展,使得科学家能够开始全面、系统地研究人体微生物,包括其基因组、蛋白质组、代谢组以及人体微生物与健康的关系等,也就是人类微生物组研究。

  • 2007年底,美国国立卫生研究院正式启动为期5年的“人类微生物组计划”,共投入经费1.4亿美元。该计划是继“人类基因组计划”完成之后一项规模更大的DNA测序计划,也被称为“人类第二基因组计划”。其目标是探索研究人类微生物组的可行性;通过绘制人体不同器官中微生物元基因组图谱(包括细菌、病毒等微生物),解析微生物群结构变化对人类健康的影响;同时为其他科学研究提供信息和技术支持。我国作为参与者也一直积极推动初期研究工作。

  • 日前,在美国“药物科学趋势”期刊上发表了一篇名为“将微生物引入精准医疗”的文章,两名来自芝加哥大学的研究人员提出了一个极具说服力的观点:微生物菌群对于未来的精准医疗是不可或缺的。

人体微生物组 精准医疗的另一块基石

最近的一项研究显示存在于人体中,特别是存在于消化道中的细菌、真菌、病毒以及其他的微生物菌群在人体的健康和疾病调节中起着关键的作用。同时,鉴于微生物菌群对疾病的影响和对治疗作出的反应,科学家认为微生物菌群在精准医疗方面有着重要的意义。

“微生物菌群必须成为精准医疗中不可分割的一部分,因为大量的人体机能和代谢都依赖于微生物菌群。”作者写道,“如果要在不久的将来实现这一技术,我们必须通过研究人员、临床医生、患者、政府和广泛社区的共同努力,去更好的了解微生物菌群及其与人类环境的相互作用。”

其适合于每个人独特的基因组成、环境和生活方式的医疗诊断技术。而不是依靠一体适用的解决措施,即使这个解决措施的目的在于帮助最多的患者。而医疗诊断技术能够利用基因检测技术、分子工程技术以及大数据分析技术的优势来治疗每位患者所患有独一无二的疾病。

人体微生物组 精准医疗的另一块基石

美国人类微生物组计划在2012年集中公布了第一批研究数据,来自多个国家的超过200名科研人员报道了他们5年来的研究成果。他们分析了242个美国健康志愿者微生物基因组,获得了近800个菌种的基因参考序列。

他们发现,来自牙齿和粪便的微生物样本其类型和遗传多样性是最强的;来自皮肤和脸颊内侧样本的多样性次之;而来自阴道样本的多样性是最低的。


芝加哥大学的科学家提出在以下几个进行微生物菌群研究的关键领域,可以加大精准医疗的推进:

  • 药物和微生物菌群的相互作用

身体代谢药物的机制在药物的有效性和不良反应方面发挥着关键的作用。同样地,肠道微生物菌群是身体代谢和消化过程的重要推动者。

  • 抗生素和靶向治疗

抗生素对微生物菌群的平衡有直接影响,不但可以消除病原体而且可以维持身体有益菌的数量。针对特异病原和酶和精准抗生素使用和治疗技术的开发将进一步提高这些技术的临床疗效,并通过避免过度使用广谱抗生素来减少耐药性的传播。

  • 益生元和益生菌

精密部署的益生元能够刺激特定的微生物菌株生长从而帮助身体恢复肠道微生物菌群的平衡。同时更好的了解患者个体微生物菌群的特征,帮助研究人员开发更有效的益生菌产品。

  • 医疗不健全的社区差异

一些健康问题,包括肥胖和哮喘,已经严重影响到在经济水平低下和医疗不健全社区所生活的居民。据调查,这些健康问题与微生物菌群失衡相互联系。这样的社区可以大大受益于未来的相关研究,即个体特定的生活环境和生活方式可以影响微生物菌群并且有可能导致疾病的发生。

人体微生物组 精准医疗的另一块基石

我国幅员辽阔,民族众多,各地区人生活习俗差异很大,蕴含着丰富的人体微生物基因资源。而人类微生物菌群在个体间是极其复杂并且动态变化的,它为开发高度个性化的精准医疗提供了机会,也衍生出许多问题等待科学家们来回答。

人体微生物组 精准医疗的另一块基石

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