Nature Milestones：人类微生物研究里程碑事件系列一 | 微生物专题

Nature Milestones人类微生物研究里程碑事件系列一

编者按

上一期我们提到微生物组已成为一个新兴的研究领域，从列文虎克到巴斯德，从科赫到亨盖特，人类对微生物的理解正在书写新的历史。

本 [人类微生物研究里程碑事件] 系列将对25个里程碑事件逐一梳理，为大家提供微生物领域中突破性研究结果及未来展望。

前情提要

6月17日，国际著名期刊 Nature 杂志推出 [里程碑] 特期，刊登了25个微生物领域研究突破性结果，人体是数万亿微生物的家园，同时他们也与整个机体的健康或疾病息息相关。[这些居民] 包括多样性的细菌、古细菌、病毒和真菌群落。《自然》以 Nature Milestones in Human Microbiota Research 为主题，回顾历史，前瞻未来。

”在我日常观察中，出乎意料的发现这些微小的生物正在漂亮的移动。“

——安东尼·范·列文虎克

引言

•         A field is born

从列文虎克专研的 [放大镜] 观察到细胞开始，一发不可收拾。

 图片来源: Tetra Images / Alamy Stock Photo

•         The origins of human microbiota research

一个音频采访了微生物学家David Relman，解释了人类微生物群体研究的起源。每一个人身上都有数万亿的微生物：繁荣的细菌、病毒、古细菌和真菌构成他们的生态系统。这些微观生物共同形成人类微生物群体。他们似乎在我们健康的许多方面发挥着关键作用：比如消化与营养吸收、塑造免疫系统，亦或是炎症、癌症，甚至是大脑发育等等……

而这些研究是怎么开展的，又是怎么验证的呢？我们就跟随整个 [里程碑] 线索看看微生物领域的大事件吧~

Milestone 1: 1944

•         Culturing anaerobes  

 厌氧菌培养

厌氧培养示意图。图片来源: S. Fenwick / Springer Nature Limited

从巴斯德时代基本的表明培养微生物已揭示了一些微生物之间的关系，到20世纪中期，厌氧培养技术得到大幅发展和完善，这主要归功于亨盖特开创性的工作，并将其技术完整发表。该方案使用带有煮沸琼脂培养基的橡胶塞管，通过热铜管和还原剂除去内部氧气，在冷水条件下滚动形成一层薄薄的固体培养基。当然后续也有一些新的改进方法，但是该方法在早期极大程度的丰富了体外厌氧菌的研究，这对于分离和分类人类微生物至关重要。这种方法现在被称为“匈牙利技术”，至今仍在使用。

Milestone 2: 1958

•         Faecal microbiota transplantation for Clostridioides difficile infection

粪菌移植以及艰难梭菌的治疗

图片来源: Science Photo Library / Alamy Stock Photo

粪便微生物群移植（FMT）技术自1958年Eiseman等人报道了使用粪便灌肠成功治疗伪膜性结肠炎的案例后，已被广泛接受并作为复发性梭状芽孢杆菌感染的治疗方案，同时显示出治疗其他疾病的希望。FMT可以抑制艰难梭菌 能够通过多种机制，例如通过抗微生物肽，抑制孢子萌发和营养生长，营养物的竞争等（更详细内容可以查看Milestone 13）。

Milestone 3: 1965

•         Gut microbiota transfer experiments in germ-free animals

 无菌动物培养与肠道微生物群转移实验

小鼠无菌培养室。图片来源:Taren M. Thron, California Institute of Technology.

在无菌条件下培养无菌的动物能够防止细菌和其他微生物的定殖。到20世纪60年代，无菌动物的肠道微生物定植用于了解肠道微生物群对宿主饮食需求的贡献（例如，关于维生素的合成）。1965年，Schaedler及其同事将细菌培养物转移到无菌小鼠体内，通过转移实验关注肠道微生物群对宿主的影响，同时为肠道微生物间的互作研究提供了新的方法。

Milestone 4: 1972

•         The microbiota influences metabolism of host-directed drugs

微生物群体对宿主药物代谢的影响

图片来源: G. Marshall/Springer Nature Limited

Peppercorn和 Goldman证明，抗炎药物水杨氮磺胺吡啶可以在常规大鼠和人肠道细菌培养时降解，但在无菌大鼠中不能降解，这表明肠道微生物群在药物转化中发挥作用。越来越多的研究证实了微生物群（不仅限于肠道）在药物代谢中的作用，尤其是对药物功效和毒性的影响。

Milestone 5: 1981

•         Microbiota succession in early life

微生物在婴儿中的继承     

图片来源: S. Bradbrook / Springer Nature Limited

早期生活经历具有复杂和持久的影响，微生物群体在生命伊始时的获得和继承也是如此。1981年的三项研究定量结果显示，肠道共生体由早期获得，并与产道分娩、母乳喂养联系密切。这些微生物群在婴儿的免疫，内分泌，代谢和各种其他发育途径中起着至关重要的作用，而这个过程也成为我们后续发展的关键窗口。如果没有它，我们今天就不会在这里。

FURTHER READING

Lagier, J. C. et al. Microbial culturomics: paradigm shift in the human gut microbiome study. Clin. Microbiol. Infect. 18, 1185–1193 (2012).

Dione, N. et al. A quasi-universal medium to break the aerobic/anaerobic bacterial culture dichotomy in clinical microbiology. Clin. Microbiol. Infect. 22, 53–58 (2016).

Lagier, J. C. et al. Culturing the human microbiota and culturomics. Nat. Rev. Micro. 16, 540–550 (2018).

作者小思

一直以来的，我们都在问一个哲学问题：我是谁，我从哪里来，我要到哪里去。此刻，我们是否正在以微生物的角度来解释，何为人，如何运作，如何发展。

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