对肠道微生物组的见解可以塑造更强大更精确的治疗方法

我们可能不会经常考虑它,但是我们的肠道是一个复杂的微生物生态系统的所在地,在我们的运作方式中起着至关重要的作用。该系统非常精密-一个小的变化会导致微生物组发生重大变化,从而导致严重的后果。当一个人服用抗生素时,它可以消灭多种细菌,并将这种微妙的平衡甩开。艰难梭状芽胞杆菌是常见的病原体,其定居在破坏的肠道菌群上。粪便微生物菌群移植(FMT)是一种成功的治疗艰难梭菌的方法,其中将健康供体的粪便移植到受体的结肠中。感染(rCDI)。在最近发表的一项研究中,布莱根妇女医院的研究人员探索了细菌物种的动力学如何影响FMT治疗rCDI的成功。在《自然通讯》中,该团队提出了一种算法,用于为因rCDI而导致肠道菌群不健康的患者设计个性化的益生菌鸡尾酒。

“设计益生菌鸡尾酒具有挑战性,”百翰姆医学系助理教授刘阳宇博士说。“ 鸡尾酒中的所有物种在一个复杂的网络中相互作用。当我们观察一种直接抑制艰难梭菌生长的物种时,我们还必须确保其不会通过与其他物种的相互作用而间接促进艰难梭菌的生长。鸡尾酒中的种类。”

艰难梭菌通过粪便-口途径传播(卫生条件差或食物或水的污染),并在世界范围内发现。尽管艰难梭菌通常不会在健康的结肠中定植,但它可以在因抗生素而破裂的肠道中不受抑制地生长。rCDI对标准抗生素无反应,因此可在患者中复发,每次都会增加风险。事实证明,FMT可以治愈约80%对抗生素无反应的rCDI病例。

研究人员首先对微生物群落进行建模,然后模拟FMT处理rCDI的过程。接下来,他们估计了FMT在恢复接受者健康的肠道菌群方面的效果如何。然后,该团队分析了来自小鼠模型和人类患者的真实数据,以验证模型。

理论模型帮助团队预测了哪些因素决定了FMT的功效。他们了解到,随着感染者肠道微生物组物种多样性的增加,FMT的功效会降低。该团队还开发了一种优化算法来设计个性化的益生菌鸡尾酒,以帮助患有rCDI的个体。该算法基于生态理论,该理论设计了一种具有最少细菌物种数量的鸡尾酒,同时牢记物种的复杂生态网络。个性化的益生菌鸡尾酒所含物种是艰难梭菌的有效抑制剂,可以向患有rCDI的患者服用,以恢复其肠道菌群。

Liu说:“我们现在对FMT有了生态学的了解-它为什么起作用以及为何有时对于rCDI失败。” “我们可以继续前进,以更好地了解FMT的功效,以及如何将其用于治疗与微生物群破坏有关的其他疾病,例如IBD,自闭症和肥胖症。”

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