张婷：22分钟详解微生态用于儿童肠病治疗的中国实践
大家好，我是上海市儿童医院（上海交通大学附属儿童医院）的张婷医生，也感谢热心肠研究院对我的邀请。
我今天在这里跟大家分享一下《基于FMT与微生物多组学在儿童疾病的应用与思考》。
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我将从两个方面做今天的交流。
我们首先回顾一下儿童 FMT 的历史。
我们现代首篇 FMT 的科学文献发表于 1958 年的 Surgery 这本杂志。在这篇文章的结论部分，作者就提出了 FMT ——粪菌移植，这个简单而又合理的治疗方法，需要得到更多、更广泛的临床评价。
随后，这个方法经过了一段时间的沉寂，然后到 2010 年的时候，全球首例儿童的 FMT 的文献是由美国的一个团队报道在 Pediatrics 杂志上。
2013 年年初，发表在《新英格兰医学杂志》上面的一篇文章，正式确立了 FMT 再次进入临床的领域。
在 2013 年的 11 月份，我们中国首例的儿童 FMT 在我们组正式实施了。
这是一个 13 个月大的男孩子，他的诊断是复发性艰难梭菌感染，经过鼻空肠管的途径做了一次 FMT 的治疗，他的母亲是供者。在治疗后的 24 小时内，孩子的症状——顽固性的腹泻、腹痛完全缓解。随访至今未复发，也没有不良反应。
我们接下来再看一下，儿童的FMT国内外的一些研究现状。
我们以截止到昨天（2020 年 12 月 4 日）为止，在美国 NIH 网站——就是以 ClinicalTrials.Gov 上面的注册研究为例。如果我们以“粪菌移植”以及“儿童”为关键词来搜索，可以搜索到一系列的 50 项研究。
但专门的儿童研究，就是德克萨斯儿童医院所做的用粪菌移植来治疗溃疡性结肠炎，这项研究已经完成了。
其余的研究大多是集中在 IBD（炎症性肠病）和 CDI（艰难梭菌感染）上。对于 GVHD（移植物抗宿主病）以及自闭症 ASD 谱系，近年来的尝试也越来越多了。
儿童 FMT 的研究大多数是研究人群涉及儿童，专门针对儿童的很少。中国的研究一共有 13 项，但专门的中国儿童的研究是没有的。
现在知道，FMT 最强的适应症就是复发性艰难梭菌感染。
在 2018 年 2 月，美国传染病学会 IDSA 以及美国医疗保健流行病学学会 SHEA 出版了最新的艰难梭菌感染诊治指南，当中就指出：口服万古霉素成为了新的一线治疗艰难梭菌感染的方案，取代了既往以甲硝唑为首选的治疗。
除了针对儿童，它也做了专门的推荐。关于 RCDI（复发性艰难梭菌感染）的治疗，该指南推荐了不同的抗生素的组合以及粪菌移植。
但是，粪菌移植应用于儿童的复发性艰难梭菌感染，问题还有很多。
比如说，它治疗儿童 RCDI 的效果如何？如果孩子得了艰难梭菌的感染，那我们初治的时候是使用万古霉素，还是甲硝唑？这个答案是不清楚的。
对于抗生素治疗之后复发的人群，我们到底是用万古霉素，还是用多重抗生素的联合，还是用 FMT？这个问题在儿童人群当中也没有得到回答。
另外 ，FMT 治疗 CDI 的可能机制，从我们肠道微生态的角度，能不能做一些探索呢？
还有，对于儿童这一特殊人群来讲，粪菌移植治疗是否安全？
这些问题都需要得到回答。
针对这些问题，我们组在 2018 年的时候，对 11 名复发性艰难梭菌感染的患儿做了 FMT 的治疗，并且针对治疗前后不同时间点的肠道菌群进行了 16S rRNA 的测序分析。
在这组资料当中，我们发现做单次 FMT 有效的人群占到了 63.6%，但是需要多次 FMT 才能缓解病情的仍然占到了 36.4%，总体的有效率是 100%。
在这项研究当中，我们还发现了另外一个比较重要的情况，就是做单次 FMT 有效者症状缓解的起效时间，往往是 FMT 之后 1~2 天。也就是说，患者在 FMT 后 48 小时内症状缓解，那就不需要多次的 FMT。
在这项研究当中，我们还是观察到一些现象，在做 FMT 的这些孩子当中，有一些轻度的不良事件的发生，比如说，短暂的腹泻、轻度的腹痛、一过性的发热以及呕吐等等。
除了这些临床资料之外，在这项研究当中，我们也分析了 FMT 治疗前后的肠道菌群的情况。
我们发现，在治疗前，患儿的肠道菌群的多样性是下降的，其中厚壁菌门的丰度减低，而变形菌门的丰度增高，存在明显的肠道菌群紊乱的情况。
而在 FMT 治疗之后，肠道菌群的多样性和丰富度均得到了改善，并且接近了供者以及健康的对照组。
那功能性的菌群到底怎么样？
同样在这篇研究当中，我们发现了一些厌氧菌以及与生物膜形成有关的种属，也就是这张图所对应的 A 和 D，在 FMT 之后变化是缓慢的；在治疗后 30 天，它才接近健康水平并且保持稳定。
在这之后，我们又在探索 FMT 治疗前后，复发性艰难梭菌感染患儿的胆汁酸的变化。
在这项研究当中，我们囊括了 12 名接受粪菌移植治疗的复发性艰难梭菌感染的患儿，用组学的方法检测了 23 种胆汁酸。
我们发现，有趣的是，在 FMT 之前，就是这些绿点点，复发性艰难梭菌感染患儿的胆汁酸谱呈现非常明显的分散性；而在 FMT 之后，就是这些蓝点点标记的部位，他的粪胆汁酸趋近一致，与治疗前是有非常明显的不同。
在 FMT 治疗后，所检测的 23 种粪胆汁酸当中，变化最为显著的有 5 种胆汁酸，即 7-ketoLCA、3-DHCA、CDCA、βCA 以及 ACA。
接下来，我们再进一步回答另外一个问题，也就是 FMT 以及抗生素治疗儿童 CDI 的效果到底怎么样，有效性如何？
在这项最新的研究当中，我们纳入了首诊确诊艰难梭菌感染的患者 109 名。初发的治疗采取两种方案，一种是甲硝唑组有 68 名，另一种是万古霉素组有 41 名。经过 10~14 天的规范化治疗之后，复发的人群进入复发组。
对于复发组，我们再次把它分为两组，一组是继续用万古霉素，另外一组就是用 FMT。我们研究终点的指标是，评估治疗 8 周后临床缓解的情况和艰难梭菌毒素检测的情况。
在 58 名男孩和 51 名女孩当中，他们的中位年龄是 5 岁，其中 16 名患儿是合并有炎症性肠病。68 人在初始的治疗当中使用的是甲硝唑，另外 41 人的初始治疗使用的是万古霉素。
首先，我们评估一下在初发的艰难梭菌感染患儿中，这两种抗生素的疗效究竟如何。
其实，据统计学是没有明显差异的，这两组抗生素治疗的艰难梭菌感染的复发率达到了 47.7%。
换句话说，109 名孩子经过两种抗生素，不管是哪一组入组，规范化治疗之后仍然有 52 名孩子复发了。不管是甲硝唑组，还是万古霉素组，复发率之间没有统计学的差异。
一旦复发了以后，我们就进入复发性艰难梭菌组的一个疗效观测。这时候，我们运用了 FMT 和万古霉素。
这两组当中非常显著的区别就是，FMT 对复发性艰难梭菌感染的治愈率极大的优于万古霉素，p＜0.001。从数据上看，96.6%纳入 FMT 组的患儿都是治愈了，而万古霉素组只有 47.8%。
也就是万古霉素治疗的 23 人当中，11 人是在两周内治愈。而 FMT 组是 29 人当中，有 28 人全部是在两周内临床治愈。其中有一人为什么没有治愈呢？他最后最终的诊断是免疫缺陷，已经做了干细胞移植，现在是非常良好的一个随访状态。
然后，在 FMT 的 29 人当中，用单次 FMT 的治愈率是 65.5%，有 31.1%的人做了多次 FMT，其实跟我们最初的那次治疗的 11 名患儿的分析是类似的，那次是约 36.4%的孩子是做了多次的 FMT。
从途径上来讲， 64%的孩子是用鼻空肠管，28.6%是用了灌肠。另外，从 2019 年开始，我们组也有粪菌胶囊了，所以 7.1%的孩子使用的是粪菌胶囊。
第三个问题，我们需要回答的是，儿童做粪菌移植的安全性到底怎么样？
我们回顾性分析了 2013 年到 2018 年，我们组一共治疗了 49 名患儿，做了 114 次 FMT。
短期内不良事件的发生率差不多是 26.7%，其中 4 个症状最为常见：一过性的腹痛、一过性的腹泻、一过性的发热、即时短暂的呕吐。长期的不良事件是没有发生，也没有观察到。
无论是单因素分析，还是多因素的回归分析都显示了，免疫功能为明显的危险因素。而不良事件发生又以 6 岁以上的儿童出现率高一些，我们分析可能和年长儿对症状描述的准确性和敏感性更高是相关的。
我们组关于儿童 FMT 治疗的主要发现有哪些呢？
第一，FMT 治疗儿童复发性艰难梭菌感染的效果是显著的。
并且在此基础上，我们探讨了粪菌移植的一些潜在的作用机制，比如说，它增加了功能性细菌的丰度、促进了多种胆汁酸的代谢、恢复了肠道微生态的稳态。
此外，目前的数据表明了儿童的 FMT 总体是安全的。
做一个阶段小结。从 2013 年，我们组做了全国首例儿童的粪菌移植治疗，一直到 2019 年，我们改良了治疗路径，也引进了粪菌胶囊。
我们通过 7 年的临床与相关的研究，粪菌移植在儿童中的治疗有效率超过 75%，其中复发性艰难梭菌感染治疗有效率高达 96.6%。
目前没有长期或者是严重的不良事件的发生。
从粪菌移植，我们开始关注肠道微生态，关注了肠道微生态以后，我们又关注到其他的疾病。所以接下来我分享一下，儿童其他疾病当中的微生物组学的一个应用。
炎症性肠病，是我们儿童消化科的一个非常重要的疾病。这一组疾病是一个多因素的疾病，可能跟免疫、环境、遗传以及肠道微生态都有关系。
现在进行第二期的人类微生物组计划中，炎症性肠病作为一个单病种，需要通过多组学来分析研究。
国际上也在进一步探索炎症性肠病的发病机制，以及可能的一些精准的治疗靶点。
我们谈一下儿童 IBD 的治疗，其实跟成人类似，在图左侧的这个三角形当中，列举了一层一层金字塔一样的结构。有这么多的治疗流程，也就预示着这个病的治疗是有一定的难度的。
我们在这里谈两种治疗。
一种是肠内营养。肠内营养 EEN 的疗法起始于 20 世纪 70 年代，在 20 世纪 90 年代，该疗法被提出作为部分 IBD 患者的一线疗法。
另一种是英夫利昔单抗，就是 IFX，是在 1993 年首次应用于治疗成人的克罗恩病；然后 2007 年，也就 14 年之后，英夫利昔单抗首次在中重度儿童克罗恩病患者中进行了临床实验。
再过了 7 年之后，一直到 2014 年，ECCO 和 ESPGHAN 的儿童克罗恩病治疗指南当中就指出，推荐英夫利昔单抗为中重度活动期儿童克罗恩病的诱导和维持缓解的治疗；第二，推荐全肠内营养作为活动期 CD（克罗恩病）诱导缓解的一线治疗方案。这正式确立了这两项疗法的一个治疗地位。
但是不论哪一种疗法，都会有高达 40%的患者对初始治疗无应答，这到底为什么呢？
在这一部分，我们首先探索了一下，英夫利昔治疗是否影响克罗恩病患儿的肠道菌群。
在这项研究当中，我们纳入了 11 名经过 6 次英夫利昔单抗治疗的 CD 患儿的粪便标本，进行 16S rRNA 的测序。
我们有以下发现：在英夫利昔单抗治疗之前，患儿的肠道菌群的组成与健康对照组是有显著的不同，而且 CD 患儿的肠道菌群的丰度和多样性均低于健康对照组。但是，经过英夫利昔单抗治疗之后，它纠正了 CD 患儿的肠道菌群失调，更加接近于健康对照组。
在这个当中，它治疗应答的效果和部分的肠道细菌是有关系的。
就像上图红框框标出来的一样，英夫利昔单抗治疗的应答效果与产短链脂肪酸的细菌丰度是有关的，有统计学意义。产短链脂肪酸的细菌丰度越高的时候，治疗应答的效果越好。
这篇文章也是首次报道了儿童的英夫利昔单抗与儿童克罗恩病肠道菌群之间的关系。这篇文章是在 2018 年发表的，但是去年我们欣喜地发现，它被杂志列为了 Editor's Choice（主编推荐）。
在探索了产短链脂肪酸的细菌之后，今年（2020 年）发表在 Gastroenterology 的一篇综述提出了短链脂肪酸是如何起作用的。
在健康人群中，短链脂肪酸可以加强我们的肠道屏障功能，增加 Treg 细胞的功能，降低 Teff 细胞的功能，维持肠道的稳态。
在 IBD 的患者当中，由于存在微生态失调 Dysbiosis，产短链脂肪酸的细菌是减少的，这样就造成了肠道屏障功能的下降，Treg 细胞活性的下降以及 Teff 细胞的活性的上升。这有可能是短链脂肪酸在克罗恩病当中发挥作用的一部分机制。
除此之外，我们肠道菌群还是跟很多其他因素有关系，比如说，跟氨基酸、跟胆汁酸代谢都有关系。
除了细菌之外，我们肠道还有重要的真菌组、病毒组，肠道菌群跟它们都有关系吗？
我们今年进一步分析了，与英夫利昔单抗应答相关的微生物组和代谢组的特征。
在这项研究当中，我们纳入了 29 名使用英夫利昔单抗治疗的 CD 患儿，评估了他们治疗前、第 3 次治疗、第 6 次治疗的一些情况，并纳入了 20 名的健康对照，分析了他们的 16S rRNA、真菌组 ITS2 以及靶向代谢组学。
这张图表是我们第一个结果。
英夫利昔单抗治疗前后的肠道菌群——在这张图里面就是 A、B、D、E，在持续缓解以及没有持续缓解的患儿当中，他们的肠道菌群是有显著差异的。
不单单是细菌，在真菌——也就是 C 图和 F 图当中，在持续缓解和未持续缓解组间，也是有显著差异的。
除此之外，在持续缓解组的患儿肠道当中，具有高丰度的鞘氨醇单胞菌、葡萄球菌 、乳杆菌、甲基杆菌、梭状芽孢杆菌 XI 等等。
另外，在这一组人群当中，英夫利昔单抗治疗后达到持续缓解的患儿，他们的代谢组有哪些特征呢？
在这张图当中就显示了，英夫利昔单抗治疗前（A 图）和治疗后（B 图），不管它是持续缓解——就是绿色的，还是未持续缓解——就是红色的，这两组患儿的肠道代谢产物都存在显著的差异。
英夫利昔单抗治疗达到持续缓解的克罗恩病患儿，肠道内含有较高浓度的氨基酸和丁酸盐，比如说左旋的丙氨酸、左旋的天冬酰胺、左旋的天冬氨酸、左旋的精氨酸、甘氨酸以及 3-羟基丁酸，都与未持续缓解的患儿有显著的不同。
我们组从使用 FMT 开始关注到肠道的微生态。关注肠道微生态，我们首先是关注肠道微生态和疾病的关系，我们就分析了复发性艰难梭菌感染 RCDI 和炎症性肠病 IBD。
当然，我们现在还在探索其他的疾病，比如说功能性消化不良、黄疸、胆汁瘀积性肝病等等。
除此之外，肠道微生态跟我们的健康也是息息相关，所以我们组也是上海市第一家公益性母乳库所在的部门。
肠道微生态是如何与我们的健康和疾病产生关系的呢？它可能是通过免疫以及代谢来对我们的健康和疾病产生一定的影响。
我最后再展望一下，儿童的粪菌移植最佳的适应症，目前证据是和成人相同的，最佳的适应症就是复发性的艰难梭菌感染。
但是 FMT 的治疗只是一部分，更多引起我们关注的是肠道微生态与疾病，或者是与健康关系的思考。
研究肠道微生物具有临床价值，比如说，我们可以开展以肠道菌群或者代谢物为靶向的儿童疾病的精准医学治疗。
另外，从表型到机制的深入探索——多组学的交叉，也为现代研究肠道微生物与疾病的发病机制以及治疗的靶标，都提供了可能。
谢谢大家的聆听。