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走遍全球看风景？不，收集粪便样本
今天，我们特别编译发表在The Scientist杂志上对上述两位科学家的采访。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。
收集更多微生物组样本
当微生物学家Mathilde Poyet和生物信息学家Mathieu Groussin作为博士后于2014年在麻省理工学院Eric Alm的微生物组实验室首次相遇时，他们意识到两件事。
第一件事，他们意识到他们所使用的微生物组数据缺乏多样性——他们几乎不可能研究工业化社区中白人以外的任何人群，因此，他们工作的适用性将受到限制。事实上，研究发现1-2，从工业化地区收集的数据不适合设计适用于其他地方的微生物疗法或其他疗法。
第二件事，他们意识到，他们可以为此做些什么。
通过合作，二人开始了一项全球性任务——招募更多的人参与微生物组研究。Groussin和Poyet在过去6年中前往数十个国家，与当地科学家和社区合作，收集微生物组样品，并将其储存在生物银行中。
他们的项目如今已经变成了一个国际非营利组织——全球微生物组保护协会（Global Microbiome Conservancy, GMbC），其目的是捕捉人类微生物组的巨大多样性，并利用它来推动科学和促进人类健康。
Groussin和Poyet现在都是德国基尔大学的医学教授，他们正在将GMbC的管理权移交给OpenBiome，这是一家位于马萨诸塞州的非营利组织，主要以收集、筛选和分发粪便微生物组样品来治疗由艰难梭菌过度生长引起的结肠炎而闻名。
近期，The Scientist杂志采访了GMbC的两位创始人。该采访介绍了Groussin和Poyet建立GMbC的历程以及与OpenBiome合并后的下一步计划。
Q1
两位是怎么认识的？
Mathilde Poyet（以下简称MP）：我们当时在做博士后，我们正在开展各自的项目，Mathieu可以说是一位生物信息学专家，而我是做湿实验的。Mathieu Groussin（以下简称MG）：我对了解微生物组在人类进化过程中的实际变化特别感兴趣，但我意识到我不可能解决这个问题，因为大约90%的人类微生物多样性无法在数据库和资源集中体现出来。Mathilde正在研究微生物学方面的问题，她也意识到，她可以接触到的大多数细菌通常来自同一人群，即在人群代表性方面存在巨大缺陷。
MP：我们想把未被充分代表的人群纳入到微生物组图谱上，所以我们一起开始了这个疯狂的项目，建立了这个组织。
Q2
全球微生物组保护协会（GMbC）具体是怎么运作的？
MP：我们一方面积极联系不同国家的科学家，另一方面也有许多来自不同国家、对这一组织感兴趣并有意愿加入GMbC的科学家联系我们。随后，我们会花上几个月的时间在这个国家建设这个项目，也就是获得所有伦理许可、所有工作许可以及其他所需要的东西。然后我们去到那里，与他们会面，培训当地人员（通常是学生）如何处理样品，如何收集样品，然后我们一起前往非常偏远和孤立的社区去做实地考察。
在大多数国家/地区，我们在每个社区的第一天都在努力解释该项目的目标是什么，为什么它对微生物组科学很重要，以及让他们成为“微生物地图”的一部分，成为微生物组科学中的代表性群体为什么重要。我们还会解释我们需要他们提供的样品类型。我们会花一些时间与当地的人们相处，并试着获得他们的信任，与他们建立真正的关系。
我们在现场处理所有样品——因为我们带着装满液氮的液氮罐。
MG：我们这样做的主要原因是我们想要保证细菌的活性。如果你取到粪便样品后将其长时间暴露在氧气中，对氧气敏感的微生物就会死亡。因此我们采取这一方法，将其冷冻，如此一来，当我们把样品带回实验室时，我们能够恢复这些微生物，并对它们进行培养，把它们添加到我们的微生物库中。
这对我们的项目来说是非常关键和具体的一步。我们不仅仅是要对这些微生物的DNA进行测序，我们所付出的这些努力都是为了真正地分离出多种多样的微生物，以便与全世界分享，并借此推动科学发展。
但是，有些国家没有液氮，所以我们必须到邻国去买液氮。有时候，我们必须在马背上运输很长时间才能到达偏远的社区，有时甚至需要乘坐直升机。这个极具挑战性，但这一切是值得的，因为这确实是我们的项目与其他项目的区别之处，其他项目同样非常重要，但主要集中在DNA测序方面。
Q3
能否描述一下生物银行（Biobank）？
MP：实际上它并不是很大。我们使用的是小瓶子。我们制作了多种产品，并将其保存在-80℃冰箱中。这么说吧，到目前为止，我们有一个大冰柜来存放所有的样品，也就是1300个粪便样品，官方的菌株数量是7000株。关于生物信息学部分，我们对所有粪便样品的宏基因组进行测序，并获取这些样本的系统性信息。我们还获取了每个细菌菌株的全基因组序列。
MG：基本上，在计算机端，生物银行将参与者及他们自己的健康和生活方式的数据与菌株或细菌基因组数据联系起来。也就是说，我们在参与者数据、微生物组数据和细菌分离物数据之间建立了所有联系，这些数据的组织方式与现在任何标准的生物银行一样。
Q4
科研圈的反响是什么？这是否让大家很兴奋？是否一直想给你们贡献数据或者使用你们的数据？
MG：反响很好。越来越多的人知道这个项目并开始与我们联系，要求参与其中，要么是因为他们想要参与，要么是因为他们想要寻求科学合作，以便在他们所在的国家收集样品。我们在Cell上也发表了一篇有趣且令人兴奋的论文3，我们发现，微生物基因组实际上对其宿主生活方式的工业化作出了反应。因此，不仅仅是微生物物种从非工业化转向了工业化，细菌基因组本身也对这些变化做出反应。特别是，它们通过增加不同细菌物种之间基因交换的频率来做到这一点。因此，关于宿主的生活方式是如何深刻影响微生物组的，是一个非常新颖的视角。
Q5
你们与OpenBiome的合并是如何发生的？
MP：我想这是因为我们意识到我们达到了一个平台期。从行政工作到旅行和生物银行，再到分析数据，这是过去6年来Mathieu和我在做所有的事情。不过，我们是科学家，我们是研究人员，所以我们想回去做研究。此外，更多想要加入该联盟的人与我们取得联系。还有个人原因——我们有了孩子，所以我们不能像以前那样经常旅行。
我们需要找到一种方法来进入下一阶段。OpenBiome也来自Eric Alm实验室。所以实际上，这几乎是一次内部交流。一切都很合理，因为他们有实验室，有人员，有团队。而且，对于微生物组的未来，我们有着相同的愿景，即我们认为以合乎伦理、公平的方式从事科学工作非常重要。它终于实现了，我们对此感到非常兴奋。
MG：GMbC的一个非常关键的方面是伦理。当Mathilde和我开始这个项目时，我们意识到，围绕着未被充分代表的人群（有时是原住民社区）的科学工作中存在大量非常重要的伦理问题，这些问题过去常被科学界忽视。因此，我们真的想尽可能地保护研究参与者的权益。
我们的愿景是建立一个完全保护参与者利益的非营利组织，我们这样做的方式是说服所有合作者将样品的所有权留给参与者，这样样品就不会被利用和用于盈利活动。这就是为什么，我们将以科学和伦理顾问委员会的联合主席的身份继续参与GMbC项目和OpenBiome的未来。
我们真的相当在意这些问题，我们希望确保能继续保持这种状态，如果未来模式发生变化，比如我们有可能推进治疗，那么我们也依然希望总是能以一种分享利益和保护参与者权益的方式进行。
Q6
你们认为在这个项目中工作最有意义的部分是什么？
MG：我认为Mathilde和我成长得非常快，一方面，我们学到了很多关于不同文化、不同饮食、不同宗教、不同宗教习俗、不同文化习惯的知识——这一切差异实际上都很重要，因为它们会影响我们的微生物组，这也是我们最好奇、最关注的科学问题。我们还在世界各地建立了友谊。最重要的是，我们真正关心的是我们能够对当地科学家和当地社区产生积极的影响。我们希望他们从我们的合作中受益，这就是为什么我们继续参与培训、能力建设、合作，并向当地合作者提供我们所拥有的数据和知识。
Q7
除此之外，你们设想在10到20年后微生物组研究领域会是什么样？
MG：我认为，从癌症到免疫疾病，我们将在不同的医学领域走向个性化医疗，而微生物组也将成为这一事业的一部分。个性化医疗可以在个人层面上进行，但也需要在人群层面上进行，因为不同的国家或不同的环境有着非常不同的特点。这在全球城镇化和工业化的背景下尤为重要，因为联合国预测到2050年，全世界70%的人口将是城镇人口。这意味着世界上很多目前生活在偏远农村的人口将非常迅速地过渡到新的生活方式，这将极大地影响他们的健康和他们的微生物组，并将促使与微生物相关的慢性疾病的增加。
因此，这就是为什么现在非常需要纳入这些人群的样本，了解他们微生物组的具体情况，这样我们就可以更好地了解和开发干预措施，在未来对他们产生积极的影响。
参考文献：
1.Gurdasani D, Barroso I, Zeggini E, et al. Genomics of disease risk in globally diverse populations[J]. Nature Reviews Genetics, 2019, 20(9): 520-535.
2.Amato K R, Arrieta M C, Azad M B, et al. The human gut microbiome and health inequities[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, 118(25): e2017947118.
3.Groussin M, Poyet M, Sistiaga A, et al. Elevated rates of horizontal gene transfer in the industrialized human microbiome[J]. Cell, 2021, 184(8): 2053-2067. e18.
原文链接：
https://www.the-scientist.com/news-opinion/q-a-gathering-diverse-microbiome-samples-70721
作者｜ Katherine Irving编译｜Dayu审校｜617编辑｜崔心伟