基于微生物群功能群的新方法助力精准健康评估

找药助理

1061次浏览发布时间：2024-10-14 16:03:31

　　近年来，科学家们逐渐意识到肠道微生物群在人体健康和疾病中的关键作用。通过对宏基因组数据的深入分析，上海交通大学与美国罗格斯大学的研究团队联合国内外多家研究机构，发现了一种基于肠道微生物核心特征的模型，能够用于区分健康与疾病状态，并预测不同病患的免疫疗法反应。这项研究成果发表在国际顶尖期刊《Cell》上，题为《A core microbiome signature as an indicator of health》。

　　新的分析方法：从特定基因组到功能群

　　研究人员通过高纤维饮食干预治疗2型糖尿病以及15种不同疾病的26个病例对照数据，识别出了一组在饮食和疾病扰动下稳定相关的基因组对。这些基因组通过共丰度分析构成了两个相互竞争的功能群(TCG)，其中一个功能群专注于纤维发酵和丁酸生产，另一个则表现出毒性和抗生素耐药性。研究团队将这种功能关系比作“跷跷板模型”，并基于此开发了随机森林模型，在多种疾病中成功区分了健康与病患个体，同时准确预测了免疫疗法的效果。

　　与传统的基于分类学标签的分析方法不同，研究团队提出了一种新的宏基因组分析策略——HQMAG(高质量宏基因组组装基因组)。HQMAG通过细致的基因组分辨率来区分肠道微生物的功能差异，能够识别和解析那些在基因组层面对宿主健康至关重要的微生物。这种方法通过1%的平均核苷酸相似度(ANI)差异阈值，实现了精确的基因组分辨率，显著提高了微生物群分析的准确性。

　　核心微生物群与健康关联

　　研究人员通过HQMAG的共丰度分析，发现了一个始终在饮食和疾病扰动中保持稳定的核心微生物群特征，这些基因组的相互作用揭示了肠道微生物生态系统的复杂性。肠道微生物群不仅仅是各个独立微生物的集合，更是一个复杂适应系统(CAS)，其中的微生物成员以动态、非线性的方式相互作用，形成了支持宿主健康的“功能群”。在这个复杂的系统中，不同分类学背景的微生物可以通过共丰度的方式协同工作，这种集体行为有助于保持系统的健康平衡。

　　通过这种分析视角，研究团队深入探讨了肠道微生物与宿主健康的关系。每个“功能群”都与人类临床参数相关联，为理解微生物在健康与疾病中的作用提供了新的线索。例如，研究团队此前通过类似方法，阐明了肥胖、2型糖尿病、糖尿病肾病等疾病与肠道微生物功能群的关联，表明了微生物相互作用对宿主健康的广泛影响。

　　跷跷板模型的应用与前景

　　该研究中的“跷跷板模型”不仅揭示了不同功能群之间的竞争性相互作用，还展示了其在实际应用中的潜力。通过在15种疾病的26个数据集上进行验证，研究团队成功地利用这一模型准确区分了病例与对照组，并预测了多种免疫疗法的响应。这一发现为精准医疗特别是肠道微生物学的应用提供了全新的方法和工具。

　　该研究团队强调，微生物之间的稳定相互作用可以作为生物标志物，用于疾病诊断和健康评估。这种基于微生物群功能群的框架，将帮助科学家更好地理解健康和疾病之间的微妙平衡，并为未来的疾病管理和治疗提供新的方向。

　　总结与展望

　　此次研究不仅提出了识别肠道微生物功能群的新方法，还为未来的精准医学和疾病管理提供了新的思路。通过识别核心微生物群，科学家们能够更准确地评估个体健康状况，并预测治疗反应。此外，随着这一方法的不断改进，研究人员将有可能进一步揭示微生物在其他复杂疾病中的作用。这一创新性的研究成果不仅为肠道微生物研究带来了新的突破，也为未来的健康管理提供了重要的基础。

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