Cell：菌群研究和干预，前路广阔但要谨防泡沫！(必读）
2018年3月8日，Cell 杂志在 Nature、Science之后，不甘示弱地推出了一期微生物专刊，我们在“热心肠日报”中曾挑选了其中8篇进行了解读，你可以点击阅读：
其中有这么一篇：
Cell：菌群研究的机遇与挑战
Cell[IF:30.41]
① 菌群研究一度被忽略和搁置，但目前是炙手可热的研究领域；② 需警惕菌群研究相关的炒作，尤其是夸大益生菌的作用或是滥用菌群关联性的研究结果；③ 在健康人群中推广菌群测序，可为后续研究、疾病诊断和治疗提供重要参考；④ 利用APP有助于完成科研成果与公众认知的对接，但要谨防结论过简化导致的科学性丧失；⑤ 基于人群的菌群研究，需要考虑社会学影响因素；⑥ 菌群研究目前仍然处于探索阶段，基于菌群操纵的治疗方法还不明确。
Microbiome Research in a Social World
03-08 DOI: 10.1016/j.cell.2018.02.039
Cell 出手讨论在现实社会中的菌群研究和干预的相关问题，果然不同凡响，文章的理性思考绝对值得中国每个肠道研究和产业界的人士关注和学习。
来自复旦大学的周旸博士特别翻译了该文，并请李丹宜博士进行了校对修改。我们今天特别编发，期望对你有启发。
原文标题：
Microbiome Research in a Social World
现实社会中的菌群研究
原作：Diana Crow
翻译：周 旸博士
校对：李丹宜博士
我们应该对自己的菌群进行测序吗？是我们塑造了自己的共生菌，还是共生菌塑造了我们？菌群科学与社会人文交汇引发了大量议题，上述问题仅仅是其中一小部分。
在不到二十年的时间里，菌群研究从微生物学的一个偏僻分支发展为当今科学界最受关注的领域之一。尽管菌群研究的前景广阔，这一领域的研究还未实际影响到公众的日常生活。但是，细菌们却真真切切地与我们的生活休戚相关。
加州大学圣迭哥分校的Rob Knight 教授认为：“你的居住环境、食物、选择交往的人等因素，每天都在影响你的共生菌群，无论你是否选择造成这种影响。如果人们能控制这些因素，就能在很大程度上左右人类健康。”对于Knight 教授等科学家而言，菌群研究无疑将为公众健康带来变革，问题只在于以何种形式。
菌群是指生活在我们体内、体表和周围的庞大微生物网络，这一概念吸引了许多非科研领域人士。科学记者Ed Yong近期发表了一部关于菌群的作品，荣登纽约时报畅销书榜，他将菌群概念广受青睐的现象归功于对微生物的重新认识。
“菌群这一概念使我们认识到，几乎所有司空见惯的现象还包含许多未知”，Yong告诉笔者，“作为一个写作者，我认为这是非常棒的故事题材。微生物就像是劣势群体，它们曾一度被恐惧和忽视，但是现在它们正在成为舞台的焦点”。
哲学层面上，菌群概念的提出意味着，“人类”这个概念还应包含与人体共生的微生物。Yong 补充道：“人类对自我的认识建立在将人体视为独立个体的基础上。而菌群科学颠覆了这一概念，它指出每个人实际上都是由许多生物共同组成的共生功能体，人体只是这个整体中的一员。”
菌群研究也为理解一些长久无法被解释的关联现象提供了可能。例如，病人、家属及医护人员多年来都认识到，许多神经系统疾病常伴随着胃肠道问题。加州理工学院的微生物学家Sarkis Mazmanian 教授强调：“如果你查阅文献，或与患阿尔滋海默症、精神分裂症、抑郁症或焦虑症等神经系统疾病的病人接触后就会发现，这类疾病与胃肠道疾病的相关性显而易见。”直到最近，都鲜有研究者跟进这些线索。然而，Mazmanian团队与其他团队都发现，肠道菌群对于人类大脑的影响远远超出过去的认知。
菌群研究甚至改变了科研工作者对于生物样品重要性的认知。“粪便和痰液过去都被视为无用样品直接被废弃，但随着菌群研究的发展，这些样品现在被视若珍宝。但是否该将这些样品视为人体样品，目前尚不明确。”加拿大圭尔夫大学的社会心理学家Kieran O’Doherty教授，多年来致力于科学技术研究带来的社会学和伦理学影响，“如果将我的一部分菌群交给研究人员，这些菌群样品还和我有关系吗？”
O’Doherty教授认为上述问题的答案会影响到整个菌群研究，因为处理人类样品有严格的伦理和隐私保护限制，而对微生物样品的限制则比较宽松。
菌群研究发展迅速，但对菌群研究的过高期望，也引起了业内专家和观察者的警惕。记者Yong回忆他在2012参加的一次菌群主题的学术会议，会议的氛围似曾相识。“这与人类基因组计划尚未成形时引发的炒作如出一辙。甚至可以直接把‘人类基因组’这几个字换成‘菌群’，然后得到一系列相似的论述”。
益生菌已经成为一个盈利庞大的产业，但实际上鲜少有证据证明商业化的益生菌达到了生产厂家声称的效果。尽管益生菌的应用前景得到广泛认同，研究者也承认使用益生菌有潜在的副作用，而且相关的研究也还不成熟。
“我认为，人们倾向于用新兴的热门科学知识，去解释所有那些困扰我们已久的谜团，” Yong总结道，“所有人都希望为遇到的问题寻找简单的解释，还希望能有同样简单的方法可以一劳永逸地解决问题。但我认为，菌群既不能成为万用解，也不会是万能药。”阐述了上述观点之后，Yong又迅速补充道，菌群对人类健康的诸多方面都有显而易见的影响，但是影响显著并不意味着可以成为万用处方。
以Rob Knight教授牵头的“美国肠道计划”为例，许多菌群研究项目依赖公众参与者收集自己的粪便菌群样品，送到实验室进行测序分析。对大多数参与者而言，对自身菌群进行测序纯粹是出于好奇。
有一些菌群研究项目会将样品的菌群组成信息告诉参与者。“我们一直非常清楚，‘美国肠道计划’不是临床诊断项目。这只是一个公众科学项目，”Knight教授强调，“尽管在严格的对照试验和人群研究中，健康和患病人群的菌群结构的确存在差异，但这不意味着这些结果适用于一般人群。”
“我不认为任何人敢断言，只要看一眼菌群数据，就可以预判一个人的健康状况。”Mazmanian教授这样说，“但是，5年之后，我们也许真的可以从菌群信息判断身体状况。”
Mazmanian强调，健康人群现在进行的菌群测序，可能在日后为他们带来帮助。不仅不同个体之间存在菌群差异，同一个体的菌群也在随时间而变化。因此，知晓特定个体在健康状态下的菌群组成，可以在日后就医时作为参考。
其次，由健康人群捐赠的样品，对于快速建立疾病诊断数据库具有关键作用。Rashmi Sinha博士是美国国家癌症研究所的资深专家，她正在建立一个这样的菌群数据库，期望可以找到与癌症发病相关的菌群特征。
Sinha认为：“目前大部分癌症相关研究都是病例对照，这意味着当我们取样、检测菌群的时候，病人已经发病了。我们不知道究竟是疾病改变了菌群，还是菌群实际上引发了疾病。”
Sinha博士还表示，寻找预测疾病的菌群特征，其关键是收集大量的菌群样本，因为即便是常见癌症，在总人口中的发生率都是相对较小的。例如，根据美国国家癌症研究所2012-2014年的统计数据，美国结直肠癌的发病率大约为4.3%。这意味着数据库中的绝大部分健康人群一生都不会罹患这种癌症。所以，尽管菌群测序不会给健康人群带来即时、直接的好处，但是从长远看却可以为维护公众健康提供助力。
目前菌群测序的缺点包括价格昂贵，导致许多项目不得不将这部分支出转嫁给顾客，还需要顾虑将来谁有这些数据的访问权。
即便已经找到能够预测疾病的菌群特征，为私人提供个性化的菌群干预建议仍然存在困难。DayTwo是最早开始提供定制化菌群相关健康建议的公司之一，并开发了一款App与客户互动。这款App的基础，是一项关于“血糖对食物的反应”的研究成果。它使用菌群数据，为客户推荐可以保持血糖最佳状态的食谱。
DayTwo这款App背后的研究仍在进行中。魏茨曼技术学院的计算生物学家Eran Segal教授解释道：“我们正在努力寻找预测性最强的菌群特点。”寻找与血糖反应最相关的因素，不仅对科研探索意义非凡，对开发一款易于大众使用的程序工具也同样重要。
收集各个时间点的数据是一个相当长的过程，而且过于复杂的健康指导类App容易导致客户流失。与此同时，科学家和App开发者也在警惕结论过于简化的弊端。Segal 教授认为：“科学是复杂的，目前最大的挑战之一是：如何将极其复杂、多维度的信息以一种易于理解的方式传达出去。”
基础建设状况和文化习俗可以深刻地影响并塑造菌群，但大多数微生物学家并不精通于此。因此一些研究人员提出，应当邀请社会科学研究者共同参与菌群研究。
纽约大学科学技术研究主任Amber Benezra教授与圣路易斯华盛顿大学的Jeff Gordon教授合作多年，前者是人类学家，而后者是菌群研究领域的先驱。Benezra教授曾作为成员之一，与Gordon课题组其他成员前往孟加拉国达卡地区，调查营养不良与肠道菌群结构之间的关联。当微生物学家们采集粪便样品时，Benezra收集被调查对象的社会生活相关信息——他们吃什么食物、在何处烹饪、与哪些人共同居住等各种可能对菌群产生影响的社会学数据。
“（我们）当时考虑了那些会对细菌造成影响、但概念更大的因素，比如是否拥有干净的水源、贫困状态、卫生条件、污水处理情况、基础设施状况等等，菌群干预手段往往无法改变这些因素。”Benezra教授认为，菌群如何适应现有基础设施状况和文化习俗，对这一问题的理解可以帮助菌群研究人员设计更加有效且符合习俗的方法，从而解决与微生物相关的问题。社会学家与菌群科研工作者共同合作，可以为许多问题的解决提供助力，而营养不良只是其中一例。
检测菌群干预措施是否有效的最终指标是：离开实验环境后，接受治疗的人是否能坚持实践干预措施。“我们已经目睹了许多失败的菌群干预案例。尤其是在涉及全球健康这一领域的尝试，失败原因是忽略了社会因素的参与以及缺乏社会学角度的考量。”Benezra教授提起了亲身经历。孟加拉国的公共卫生工作人员鼓励民众在饮用前将水煮沸，达到杀灭致病细菌的目的。但是Benezra教授在实地调查过程中注意到，许多人虽然知道这一卫生倡议，实际上却难以遵循，因为缺少烧水的炉子。显然，提出这项卫生倡议的研究者没有考虑到炉子的问题。
以菌群科学为基础的治疗手段将以何种形式出现，目前还是个未知数。粪便移植已经挽救了许多艰难梭菌感染病人的生命，但许多研究者认为将来的菌群干预治疗应当专注于明确的菌株，甚至是个别的分子。
以Sarkis Mazmanian教授为例，他将自己的学术研究进行转化，建立了名为“轴向生物治疗（Axial Biotherapeutics）”的创业公司。这家公司计划鉴定一系列影响人类大脑认知的菌种、通路和分子，并以此开发用于自闭症、帕金森综合症等神经系统疾病的治疗方法。这家公司将重点关注相关通路和分子。Mazmanian教授认为：“如果菌群治疗有任何副作用，移除一株菌比逆转粪便移植要简单得多，粪便移植的逆转很可能是做不到的。”
然而，菌群对认知的影响不只表现在神经系统异常疾病中。研究显示，肠道菌群结构塑造了应对慢性压力的生理反应。受慢性压力困扰的人群即使其他健康指标良好，其菌群略微失衡会促使引发哮喘、过敏和情绪障碍等许多种其他病症。
对于菌群相关研究，Kieran O’Doherty 教授表达了这样的观点：“我期望科研工作者更进一步说明：‘到底是哪些环境因素出了问题？’”例如，一些研究者认为，高脂的“西式饮食”可能促进肠易激综合征（IBS）等慢性疾病的发病。提倡健康饮食或许就是一种重塑人体肠道菌群的有效方法，也同样适用于没有被诊断出病症的人群。
菌群研究已经取得了长足的进步，但是前路依旧漫漫。Knight教授将目前菌群研究的境况与摄影的发展做了类比：“我们依旧处在需要自己搭建暗室、调配显影液的阶段。但当你进入到数字化时代、只需要手机就可以轻松录像的时候，你会觉得之前的东西不值一提。这将开启各种基于菌群研究的应用，甚至远远超出我们现在能想象到的。”
（分享结束）
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