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《Nature:给微生物组热潮降降温》

2014-09-25

Nature:给微生物组热潮降降温

人体肠道内生活着多达1000多种共生微生物,这些微生物遗传信息的总和就称为“微生物组”。近年来,微生物组研究受到了人们的极大重视,甚至被称为是人体的“第二基因组”。

现在,越来越多的研究将人体肠道菌群与疾病关联起来,例如自闭症、癌症和糖尿病等。研究界的这种热情也感染了公众,纽约时报曾以头条宣告“We Are Our Bacteria”。

有研究者认为,抗生素的使用会严重破坏微生物组,进而对人体健康产生可怕的影响。也有公司开始为个人提供微生物组的分析和解读。此外,粪便移植也被提出用于治疗糖尿病、阿尔茨海默症等疾病。

然而这场铺天盖地的微生物组热潮,完全掩盖了其中的风险,加州大学的微生物学家Jonathan Eisen说。

回顾之前的种种“组学”热我们可以看到,技术进步赋予了人们分析基因组、蛋白质组、代谢组的能力,于是便有大量研究将这些分子的状态与人体健康联系起来。然而,这些研究的后续工作往往后继无力,情况反而越来越复杂。因此,在微生物组红得发紫的今天,多一点怀疑和批判精神是很有必要的。(延伸阅读:Science重要发现:癌症与微生物组)

本期Nature特别刊文,对微生物组热潮进行了反思。文章指出,在接受一项新结论之前,我们应该首先提出五个问题:

研究有没有检测到有意义的差异?微生物组图谱主要依赖16S rRNA分析,能提供门、属、种的信息,但这种分类还不够细。举例来说,有研究鉴定了与糖尿病有关的微生物组,是细菌不同门之间呈特定比例,这未免太过于宽泛。这相当于是认为100只鸟和25只蜗牛组成的鸟舍等同于有8条鱼和2只乌贼的水箱,只因为鸟舍和水箱里的脊椎动物和软体动物之比都是4:1。另外,就算是同一个属的微生物,所含基因也往往大相径庭。

如今的技术其实可以做到更细致的分类,我们可以通过破译“代谢网络”来理解微生物组进行的生化反应,并在此基础上鉴定对健康有影响的基因组合。不过这就要求研究者对整个网络有一个透彻的了解。

研究是否明确了因果关系?在鉴定疾病相关微生物组时,我们需要确定这种关系到底是不是因果关系,因为这种特别的微生物组有时可能只是个副产物。

2012年有一项研究发现,住在养老院里的老人微生物组与住在社区里的老人不同,而且这种差异与体质强弱。作者在考虑了多种因素后指出,饮食能够改变微生物组进而影响健康状况。这种结论的确与数据相符,但研究者却没能反向证明这样的因果关系。因为可能影响微生物组的因素很多,比如免疫系统比较不活跃,消化能力较弱等等。

作用机制是什么?我们都知道,相关性并不等同于因果关系。不过存在相关性,多半意味着某种因果关系的存在,这需要我们努力去发掘。

现在,研究者们可以通过设计,精确限定微生物组中的成分,建立缺乏某一类微生物的菌群,或者利用“芯片上的器官”测定微生物组的生化活性。这样的方法能够帮助我们确定,某一种微生物组对人体健康的影响。

研究是否足以反映真实情况?不过,就算微生物组在实验中能够影响健康,也可能并不是造成患者症状的主要原因。

举例来说,微生物组研究往往使用无菌小鼠,以便引入实验性的菌群。但是这些小鼠并不能代表动物的天然状态,缺乏微生物组的它们其实并不健康。因此,实验结果并不一定符合动物的天然应答。另外,小鼠的生活环境与人类差异很大,有关微生物组的实验结果也许并不能很好的用于人类。

结果是否可能有别的解释?我们有充分的理由相信,细菌正在通过多种途径对我们施加影响。但是也有许多其他因素(可能更重要)在起作用,比如饮食。在把某种微生物组与疾病关联起来之前,明智的做法是,把所有可能的因素都纳入考虑。

原文检索:

William P. Hanage. Microbiology: Microbiome science needs a healthy dose of scepticism. Nature, 21 August 2014; doi:10.1038/512247a


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