近日，上海交通大學生命科學技術學院教授趙立平研究團隊聯合國外合作者在期刊《細胞》上發(fā)表突破性研究成果，首次鑒定出對維持人體健康具有關鍵作用的兩組核心菌群成員“基石功能群”與“病生功能群”。這兩組核心菌群構成一個類似“蹺蹺板”的模式，通過彼此的升降波動影響人體健康。

　　當基石功能群占據優(yōu)勢時，人體腸道菌群處在健康狀態(tài)。當病生功能群占據優(yōu)勢且優(yōu)勢越來越大時，則預示人體健康出現問題。這個“蹺蹺板”模型存在于所有人群的腸道中，是維護人體健康必不可少的核心菌群。

　　這一發(fā)現有望成為評估人體腸道健康的新標準，并推動個性化菌群檢測技術的發(fā)展，為臨床疾病防治和大眾健康管理提供強有力的工具。

健康還是生病？神奇核心菌群“蹺蹺板”說了算

　　近年來，大量研究表明，腸道菌群不僅參與消化系統(tǒng)的正常功能，還在維持整體健康中起著關鍵作用，不亞于人體的一個重要器官。然而，科學界對維持人體健康必不可少的核心菌群具體成員尚未達成共識。

　　趙立平研究團隊對110名2型糖尿病患者進行對照試驗，通過創(chuàng)新開發(fā)高分辨率的菌群測序大數據分析技術，將腸道細菌按照協(xié)作或競爭行為劃分成不同的“功能群”，篩選出在不同時間點都能穩(wěn)定地保持協(xié)作或競爭關系的141株細菌，最終在其中鎖定了一組相互競爭的類“蹺蹺板”樣式的網絡結構模型，通過“你升我降”影響人體健康。

　　為了確認“蹺蹺板”模型中的細菌是否存在于更多疾病類型的患者及其對照中，研究團隊分析了來自5個國家、涵蓋7種疾病的11項病例作為對照數據，這些疾病包括糖尿病、心血管疾病、強直性脊柱炎、結直腸癌、炎癥性腸病、肝硬化和精神分裂癥。分析結果表明，“蹺蹺板”模型廣泛存在于幾乎所有患者和健康人群的腸道樣本中，符合核心菌群特征。

　　研究顯示，核心菌群“蹺蹺板”模型由與疾病緩解相關的有益功能群（命名為“基石功能群”）和與疾病惡化相關的功能群（命名為“病生功能群”）組成。為了更直觀地說明基石功能群的重要性，趙立平形象地將它們比喻為“大樹菌”。他指出，只有“大樹菌”占據主導地位時，腸道的微生態(tài)系統(tǒng)才能像茂密的森林一樣保持穩(wěn)定，抑制病生功能群細菌和其他病菌的過度生長，進而維持整體健康。

或成為跨地域、種族與疾病的健康評估新標準

　　如果不同地域、種族和疾病種類的人群中都有各自的“蹺蹺板”核心菌群，那么能否構建一個全人類共有的通用“蹺蹺板”模型，作為人類的核心菌群呢？

　　為驗證這一假設，研究團隊綜合前期實驗數據對“蹺蹺板”模型進行不斷優(yōu)化升級，用以分析了涵蓋三大洲、涉及15種疾病的26項病例對照研究的“超級數據集”，共包含1780名病人和1604名對照人群。該模型能夠準確判斷超級數據集里的不同疾病的患者與對照的樣本，不受地域、人種和疾病類型等因素的影響。此外，研究團隊還利用該模型搭建了一套概率打分系統(tǒng)，用來評估菌群失調的程度，為定量監(jiān)測腸道健康狀況提供了新方法。

　　對此，趙立平指出，核心菌群“蹺蹺板”模型為不同實驗室的臨床試驗數據的整合提供了理論框架和技術平臺，這無異于菌群研究領域的“車同軌，書同文”。

健康管理更精準，可實現疾病早期干預

　　研究團隊還發(fā)現，通過精準營養(yǎng)干預，可以改變這兩組功能群在腸道中的比例，使基石功能群即“大樹菌”占據優(yōu)勢，進而改善患者的健康狀況。“更為驚喜的發(fā)現是，它們的比例失調比疾病癥狀更早出現，這為疾病的個性化預防、治療與健康管理開辟了新的路徑。”趙立平表示。

　　研究團隊將晚期黑色素瘤、B細胞淋巴瘤、炎癥性腸病和類風濕性關節(jié)炎的11項免疫治療臨床試驗的菌群數據整合，利用“蹺蹺板”模型可以預測患者對免疫療法的個性化反應，準確率達到臨床應用水平。研究指出，通用模型有望幫助醫(yī)生在治療前預判患者對不同療法的反應，從而優(yōu)化治療方案，提升精準度和療效。

　　對于該研究成果，中國科學院院士趙國屏評價：“這一研究成功將原本難以量化的微生態(tài)系統(tǒng)轉化為可定量分析的網絡結構，標志著從基于傳統(tǒng)分類學的‘菌株身份’鑒定分析到基于生態(tài)學的‘核心菌群’功能動態(tài)分析，這既是微生態(tài)理論的重大突破，也是微生物組研究方法上的重大創(chuàng)新。”

　　北京協(xié)和醫(yī)院消化科主任李景南認為，隨著基于核心菌群“蹺蹺板”模型的檢測技術的發(fā)展，未來有望開發(fā)出可精準調節(jié)腸道菌群的臨床工具，更有效地預防和治療菌群失調相關疾病，為精準醫(yī)學和健康管理帶來顛覆性變革。

　　趙立平表示，發(fā)現腸道核心菌群的“蹺蹺板”特征，尤其是“大樹菌”對健康的重要性，為個性化醫(yī)療和精準營養(yǎng)開辟了新的途徑。“接下來，我們要以大樹菌為靶點，開發(fā)一系列可以在臨床上實際運用的檢測和治療方案，并在不同疾病中證明其效果，為患者帶來福音。”

　　（來源：生物谷）