肠道菌群作为近年来的科研热点,已经被证明与多种疾病相关,并且相关研究常登上CNS正刊,仅8月份就有超过10项相关研究发表在CNS正刊上,说明肠道菌群仍然是未来科研中的一大热点。但随着研究的深入,肠道菌群与疾病的研究要求也越来越高,如果说2年前还能依据不同样本进行高通量测序鉴定菌群差异来发一个不错的文章的话,现在可能只能作为一个简单的相关性检测手段了,并且现在要将疾病与肠道菌群关联可能成本越来越高了。那么,“后肠道菌群时代”该如何进行肠道菌群与疾病相关研究呢?别着急,自然有大牛走在科学的最前沿。8月26日,来自日本理研综合医学科学中心的Hiroshi Ohno团队在Nature发表题为“Gut microorganisms act together to exacerbate inflammation in spinal cords”的研究论文,文章发现,肠道共生菌群可以协同作用恶化自身免疫性脑脊髓炎(EAE),该文章不仅再一次在“肠-脑轴”研究领域取得新突破,还为我们后续研究肠道菌群与疾病提供很大的指导。
总结:本文主要研究肠道菌群与EAE发展的关系,全文可分为三部分:①肠道菌群与疾病的相关性:菌群可调控EAE的发展;②肠道菌群与疾病的因果性(及机制):鉴定出差异细菌,定植后可加剧EAE,潜在机制为通过促进SAA和IL-23释放,增加IL-17产生;③协同作用(创新点):鉴定出肠道中的另外一株细菌,二者可协同发挥作用加剧EAE。研究趋势传统文章在进行肠道菌群与疾病研究时,一般采用的也是相关性、因果关系、机制探究三步走的方法,不同的是:①传统的相关性主要对不同来源的样品进行测序分析,分析菌群结构、丰度、种属等的变化;②在进行因果性研究时,多采用粪便移植的手段,从宏观的角度研究肠道菌群与疾病的关系;③而机制探究则是依据多组学手段(宏基因组、转录组及代谢组等)鉴定差异代谢物和靶标,进一步进行干预验证。而从本文我们可以发现,作者在进行肠道菌群与疾病相关性时,直接用抗生素清除菌群,之后分析菌群差异,但不同的是,作者并未进行粪便移植,而是鉴定差异菌株,从而单独定植该菌株,验证其因果关系,并进行机制研究,之后创新性地鉴定出肠道菌群之间的协同作用。总的来说,该文章提示我们,肠道菌群与疾病的研究已经开始从传统的多组学层面的宏观研究转为特定菌株层面的精细化研究。不仅是这一篇文章,近期的CNS正刊,已经揭示出这种趋势:(1)今年6月份cell上线的“The Intermucosal Connection between the Mouthand Gut in Commensal Pathobiont-Driven Colitis”,研究牙周炎与结肠炎。首先通过构建不同模型检测肠道菌群变化(相关性);其次鉴定出克雷伯氏菌属,定植后恶化结肠炎(因果性);最后证明该菌属激活炎性体。
图片来源:Cell原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867420306814 (2)2019年11月Nature发表的“Bacteriophage targeting of gut bacteriumattenuates alcoholic liver disease”,研究肠道菌群与酒精性脂肪肝。首先通过分析不同来源样本的菌群差异(相关性);其次鉴定出粪肠球菌属,定植后引起酒精性脂肪肝;最后筛选噬菌体治疗。
图片来源:Nature原文链接:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1742-x (3)2018年Science发表的“Translocation of a gut pathobiont drives autoimmunity in mice and humans”,研究肠道菌群与自身免疫疾病。首先通过抗生素处理鉴定出细菌迁移;其次定植该菌引起自身免疫疾病;之后揭示该菌与芳烃受体互作;最后开发靶向疫苗治疗。