发布时间：2018/09/11    浏览：75476次    

文/记者 李鹏

　　日前，《自然》杂志发表了关于人体内的微生物与微生物群治疗方法的一篇论文，文中表示，人体微生物大多数生活在肠道，他们不是吃白食的人，而是执行许多功能至关重要的任务：他们消化食物，产生抗炎物质和化合物，训练免疫系统，区分朋友和敌人。

　　事实上，揭露人类微生物在我们的生活中的作用，已经开始动摇现有的基础医学和营养常识。很多科学家认为，人类不是自给自足的有机体，而是复杂的微生物物种生态系统产生大量的合作和竞争。从这个角度看，人类的健康是一种生态学平衡，我们在照顾自己的身体时也在照顾它的居民人口——微生物。但是对于人体微生物这个隐秘的世界，直到今日我们依旧知之甚少。

　　微生物对我们来说并不陌生，人类也早已利用微生物来酿酒、发酵、造醋。但由于它们太小，小到人的肉眼无法看到，所以，人们无从知道它们的存在。

　　近日，美国哈佛大学公共卫生学院一项新研究显示，每个人体内的微生物群落都含有独特的“指纹”，此特征可作为区分个体的标识。该研究结果刊登在5月11日的美国《国家科学院学报》上。

　　该研究论文首席作者、哈佛大学生物统计学研究部研究人员埃里克·弗兰佐萨表示：“将人类DNA样本与人类DNA‘指纹’数据库进行关联，是法医鉴定遗传学的基础。我们的研究显示，无需人类DNA，利用人体微生物的DNA序列也有可能形成同样的关联。”

　　每个人体内的微生物群落都含有独特的“指纹”，此特征可作为区分个体的标识。

　　在具体的研究中，弗兰佐萨及其同事更新了经典计算机的科学算法，通过人类微生物组项目产生出公开有效的微生物数据，即对242位志愿者的唾液、皮肤、粪便和其他身体部分长达数月时间调查研究后建立的微生物个人识别码，也就是所谓的微生物“指纹”。他们将这些编码与后续随访中获取的样本和另一组独立人群的样本进行比较。结果显示，每个人都拥有独特的微生物“指纹”，它们在成百上千的个体中是独一无二的，并且大部分“指纹”在超过一年的采样周期中保持稳定。研究人员发现，这些样本中，粪便样本的微生物“指纹”最为稳定，在抽样周期一年之后，仍有超过80%的个人可被正确识别。

　　不过，也有研究人员警告说，微生物“指纹”可能带来隐私问题，比如在没有当事人同意的情况下暴露出类似感染性病等敏感的个人信息。因此，微生物“指纹”未来如何应用及规范还需要深入研究。

　　在中国工程院院士、中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所研究员洪涛等多位微生物学专家看来，多数情况下人类能够和自身的微生物和谐共处，并且它们还积极为人类工作。

　　首先它们能够抑制外来病原微生物。外来病原微生物要想在人体内捣蛋就必须先在人体内找到立足点，但人体既然已生活着正常的微生物菌群，病原微生物要夺取一个立足点必须要和这些微生物进行恶战，但大部分情况都是这些病原微生物败下阵来，因为人体正常微生物以逸待劳，自然很容易打败外来的入侵者。

　　其次，人体正常微生物还能合成一些人体需要的营养物质，肠道微生物在这方面更是能力超凡，许多肠道细菌能制造多种维生素和氨基酸并为人体吸收。此外，肠道微生物还能提高人的免疫力、通过降解食物中的亚硝胺等致癌物质防止肿瘤。因此，从某种意义上讲，人体的健康也离不开它们。

　　目前众多研究人体生物学的科学家比较一致的意见是，我们人类的体内有两个基因组，一个是从父母那里遗传来的人基因组，编码大约2.5万个基因;另一个则是绝大部分是出生以后才进入人体、特别是肠道内的多达1000多种的共生微生物，其遗传信息的总和叫“微生物组”，也可称为“元基因组”，它们所编码的基因有100万个以上。这两个基因组相互协调、和谐一致，保证了人体的健康。因此，在研究基因与人体健康关系时，一定不能忽略共生微生物基因的研究。

　　2003年，人类基因组计划完成以后，许多科学家已经认识到解密人类基因组基因并不能完全掌握人类疾病与健康的关键问题，因为人类对自身体内存在的巨大数量的、与人体共生的微生物菌群几乎一无所知。人体内微生物细胞的数量是人体内细胞数量的10倍，初步的研究显示其所含基因数目的总和是人类基因组所含基因数目总和的100倍。但是，由于传统微生物学研究方法的局限，对生活在自己体内的95%以上的微生物没有任何研究数据。对人类自身而言，这无疑是十分尴尬的事情。

　　2007年底，美国国立卫生研究院(NIH)宣布将投入1.15亿美元正式启动酝酿了两年之久的“人类微生物组计划”。由美国主导的，多个欧盟国家及日本和中国等十几个国家参加的“人类微生物组计划”将使用新一代DNA测序仪进行人类微生物组DNA的测序工作，这是人类基因组计划完成之后的一项规模更大的DNA测序计划，目标是通过绘制人体不同器官中微生物元基因组图谱，解析微生物菌群结构变化对人类健康的影响。官方将这种微观生物群系称为“下一个基因图谱”。

　　中国作为此项计划的参与者一直积极推动此项计划的初期研究工作，其中包括由中国科学院上海生命科学研究院和上海交通大学主导的、2007年初启动的中国—法国人体肠道元基因组科研合作计划。参与这项研究工作的主要单位有上海生命科学研究院、上海交通大学、中科院北京基因组所、中科院微生物研究所和浙江大学等研究单位。

　　这些年，在人体微生物的有关研究中，中国也取得了一些重要突破。不过整体而言，人体微生物组的研究工作在中国还处在起步阶段。

　　为了推动人类微生物的研究，更为广泛的国际合作尤为重要。为此，2009年，英、美、法、中等国的科学家在德国海德堡成立国际人类微生物组研究联盟(IHMC)，旨在对国际人类微生物组研究进行全面的协调。

　　专家表示，人类微生物组研究最终将帮助人类在健康评估与监测、新药研发和个体化用药，以及慢性病的早期诊断与治疗等方面取得突破性进展。

　　你能想象吗?我们人体内部成千上万、种类繁多的微生物所组成的微生物世界，也可以成为制药厂。这主要是因为生活在人体内的细菌包含了为一系列类药性分子指定遗传密码的基因——包括一种由阴道细菌制造的新抗生素lactocillin，这种药物暗示微生物学领域还有尚未开发的广阔医疗前景。

　　2014年下半年，国际著名杂志《细胞》发表了该项研究。研究人员介绍，抗生素lactocillin就是由加氏乳杆菌产生的，而加氏乳杆菌是生活在女性阴道中的一种细菌，在女性阴道中其可以分泌产生lactocillin，以此来杀灭阴道中的致病菌。

　　领导这项研究的美国加州大学旧金山分校微生物学家菲士巴赫教授表示，人类机体中的细菌对于开发新型药物分子非常重要，对于维持人类健康更重要。我们常常认为使用的药物都是由药物公司合成的，其实并不总是这样，这次他们发现，生活在人体内的细菌也参与到这一药物生产过程，人类机体的微生物群或许也是一个原始的天然“药厂”。

　　在现实中，我们所用的药物中几乎1/3都来自于微生物或植物，在我们的机体中有成千上万种细菌，而且在不同部位分布着不同种类的细菌。揭示机体的微生物组对于理解微生物的多样性及丰度非常关键，因为这和人类疾病的发病风险直接相关;这项研究中研究人员通过开发新型的数据分析软件，对来自人类机体的细菌样本进行研究后，鉴别出了许多细菌基因簇，通过开启这些基因簇就可以控制人类机体细菌活性分子的活动。研究人员在人类机体中鉴别出了3118个基因簇，这些基因簇编码的蛋白构成了一个巨大的“分子工厂”，其可以产生特殊的药物分子来帮助治疗人类疾病。

　　菲士巴赫表示，这项研究是在细菌属水平上对人体微生物组的细菌进行分析，但并不能够详细地预测哪些药物分子是细菌产生的，后期还需要对这些药物分子的功能进行深入研究，但新型药物分子的产生却为开发药物疗法的候选分子提供了一定的帮助和线索。其他研究者表示，该研究还为如何利用微生物开发新药提供了线索。

　　专家坦言，到现在为止，科学家主要研究的是那些会导致疾病的人体微生物，越来越多的发现也使科学家意识到该领域还有太多的未知。

　　（本文摘编自《科技生活》周刊，编辑/陈永杰。）

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