Cell：上海交大发现肠道中的神奇核心菌群

上海交通大学赵立平教授领导的国际研究团队近日发现了肠道细菌的两组竞争功能群。这两组核心菌群形成类似“跷跷板”的模式，通过彼此的升降波动影响人体健康。

这篇题为“A core microbiome signature as an indicator of health”的论文于10月7日发表在《Cell》杂志上，表明这两组竞争功能群（TCG）可作为健康指标，并预测对治疗的应答。

这项研究共分析了来自38项研究的约4,000个宏基因组样本，涉及到15种疾病。

为了鉴定稳定相关的细菌基因组，研究人员分析了一项干预研究的数据。在这项研究中，2型糖尿病（T2D）患者被随机分配，接受高纤维饮食或标准饮食三个月，然后进行为期一年的随访。

通过对粪便样本进行鸟枪法宏基因组测序，他们发现在三个月的干预过程中，高纤维饮食者的肠道微生物结构发生了“显著”变化。在随访期结束时，这些变化又恢复到基线水平，表明微生物群落结构具有高弹性。

研究人员搜索了他们的测序数据，鉴定出635个稳定的相关性，涉及到184个高质量宏基因组组装基因组（HQMAG）。这些基因组形成了两个功能群（guild），表明它们之间可能存在竞争关系。

其中，一个功能群被命名为“基石功能群（foundation guild）”，完全由厚壁菌门中的物种组成；另一个功能群则被命名为“病生功能群（pathobiont guild）”，其成员来自五个不同的门，包括厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、放线菌门和梭杆菌门。

在接受高纤维饮食的患者中，基石功能群的丰度在研究期间有所上升，而病生功能群的丰度则下降。在对照组患者中，这两个功能群的丰度保持不变。

丰度的变化似乎与临床参数密切相关，比如脂联素和瘦素水平、体重及糖化血红蛋白（HbA1c）水平。

之后，研究人员分析了10项病例-对照数据，涵盖六种不同的疾病，包括心血管疾病、强直性脊椎炎、结直肠癌、炎症性肠病、肝硬化和精神分裂症。他们发现这两组竞争功能群广泛存在于几乎所有患者和健康人群的肠道样本中。

由于之前的研究已将肠道微生物群组成与治疗应答相关联，研究人员评估了与四种疾病相关的11个治疗前的宏基因组数据集。在所有病例中，他们发现竞争功能群可以预测症状改善、总体缓解率和无进展生存期等结果。

作者将TCG模型中的微生物群落比作看家基因。他们写道，看家基因普遍表达，对维持细胞基本功能至关重要。同样地，TCG模型中的核心成员代表了肠道微生物组的基本组分，对维持肠道微生物组的整体稳定和功能至关重要。

“这些结果强调了稳定相关的HQMAG有望作为疾病分类和预测的更精准生物标志物，为微生物组研究设立新标准，”作者在文中写道。