微生物組是微生物群落裏所有基因組信息的總和，它決定著一個群落能夠執行怎樣的功能。深入研究和解析微生物組的信息總量、分布特征和表達規律，是解決當前能源、農業、醫療等領域中諸多難題的關鍵，具有不可估量的經濟和社會效益。
當前的微生物學研究如同‘盲人摸象’，由於各國的研究方法和標準不統一，使得數據難以比較及整合，這種‘碎片化’現狀造成資源的極大浪費。
具有獨特生理代謝優勢的微生物，在解決地球各類危機中所起到的作用已完全超乎我們的想象——從汙水處理到氣候變暖，人類如今所麵臨的能源短缺、環境汙染、糧食安全、疾病流行等幾乎所有問題的背後，都少不了微生物的參與。
如何通過微生物組研究化解危機？日前，中、美、德三國科學家在《自然》雜誌上發文呼籲，要想搞清楚微生物如何影響人和地球的健康，需要全球科學界集結一支多學科背景的國際研究隊伍，啟動“國際微生物組計劃（IMI）”。
本文中小編盤點了微生物組研究的相關進展。
【1】Cell Host Microbe：腸道細胞利用microRNAs控製微生物組
物學前沿之一就是談論操縱我們的腸道微生物組（microbiome）。這聽起來像一個大膽的想法，但它看起來像是我們可能一直就在修改我們的微生物組，甚至都沒有意識到這一點。一篇新的來自美國哈佛大學醫學院的Howard Weiner、Shirong Liu及其研究團隊的論文提示著我們的腸道細胞早就知道如何利用miRNAs（microRNAs，微小核糖核酸）控製我們體內的細菌。
我們知道糞便中的miRNAs可作為疾病的生物標誌物。為了觀察正常條件下miRNAs是否存在於糞便中，研究人員獲取人和小鼠糞便樣品，在這兩種樣品中發現了大量的miRNAs：（1）在腸道的不同部分，miRNAs譜是不同的；整體而言，回腸中的miRNAs要比結腸中的多；（2）無菌的或者接受抗生素治療的小鼠具有更多的miRNAs存在於糞便中，但是患有葡聚糖酸鈉（DSS）誘導的結腸炎的小鼠因這種疾病殺死腸上皮細胞而具有更少的miRNAs存在於糞便中。
【2】風險！微生物組可能泄露個人隱私
研究人員發現，通過寄居人體的微生物集成DNA，能夠特異性地識別出個人的身份，這就產生了個人隱私問題。
這項發現刊登於5月11日的《美國國家科學院期刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。文章指出，在一項匿名試驗研究中，通過寄生於人體的微生物（即其微生物組），很有可能識別出個人身份，從而泄露某人的健康狀況、飲食以及種族等細節信息。無獨有偶，4月29日發表於《基因組研究》（Genome Research）的一項研究也聲稱，在由NIH維護的公開性微生物組DNA數據中，也含有具備潛在辨識性的人類DNA。
當然，兩篇論文均未依據微生物組的信息披露出受試者的姓名——估計目前這麽做也會很困難——但他們有提出，這種具有引導性的微生物組研究應該得到備案。
【3】Cell：人體微生物組是一個巨大的天然“藥物分子庫”
近日，發表在國際著名雜誌Cell上的一篇研究論文中，來自加利福尼亞大學的研究人員通過研究發現人類機體中的細菌或許可以幫助我們製造出成千上萬種分子，比如藥物分子等，這些細菌或可以幫助科學家們開發治療許多人類疾病的靶向療法。
文章中，研究人員純化了一種名為lactocillin的新型抗生素並對其結構進行了解析，這種抗生素就是由加氏乳杆菌產生的，而加氏乳杆菌是生活在女性陰道中的一種細菌，在女性陰道中其可以分泌產生lactocillin，以此來殺滅陰道中的致病菌。Michael Fischbach教授表示，人類機體中的細菌對於開發新型藥物分子非常重要，對於維持人類健康更重要。我們常常認為使用的藥物都是由藥物公司合成的，其實並不總是這樣，人類機體的微生物群或許也是一個原始的天然“藥廠”。
【4】The Scientist：肺部微生物組決定你的健康
相比於腸道微生物組，肺部微生物組研究落後了10到15年。近年來，科學家發現，肺部微生物組對呼吸道健康起著重要作用，肺部微生物組研究也逐漸受到了科學家們的重視。
近年來，肺部微生物組對呼吸道健康的重要性逐漸受到了科學家們的重視。The Scientist雜誌特別撰文介紹了這一領域的最新進展。
如果將人類的消化係統看作是從口腔延伸至胃和腸道的一條河流，那麽肺就是河流旁的湖泊，常常被湍急的水流波及，密歇根大學的Gary Huffnagle說。Huffnagle研究肺部菌群已經有十年了，“持續有來自於口腔的細菌流入肺部，”他說。但肺也可以通過纖毛活動和咳嗽將細菌向外排出，這使肺部的微生物組成為一個動態的社群。”
【5】Nature：人類微生物組計劃揭示機體微生物群落之間的關聯及動力學特性
近日，刊登在國際著名雜誌Nature上的一篇研究論文中，來自美國密歇根大學的研究人員通過研究闡明，在健康人機體中不同類別的細菌也會發生多樣性的變異；研究者Patrick D. Schloss表示，理解微生物群體的多樣性以及單一類型細菌“變型”的機製將幫助我們更好的利用這些微生物群體來估測人類疾病發生的風險以及開發新型個體化療法。
研究者表示，基於個體口腔的細菌群落數據就可以預測該個體胃腸道中的細菌群落類型，而且在機體兩個不同位置的細菌類型也完全不同。科學家們開展人類微生物組計劃就是理解人類機體微生物群落的改變和健康改變之間的關聯。
該計劃中超過200名科學家花費了5年時間對來自300個健康成年個體的樣本進行分析，這些樣本來自於個體機體中的28個不同位置，包括口腔、鼻子、腸道、耳朵以及肘部等。研究者對這些樣本進行研究來揭示是否以母乳喂養的個體和腸道微生物的不同類型相關等。
【6】Nature：腸道—微生物組—腦連接
在人類病人和小鼠中進行的研究表明，腸道微生物失衡會影響各種社會、情感和焦慮樣行為。有趣的是，腸胃（GI）問題在孤獨症譜係障礙（ASD）中很常見，後者是社交缺乏和刻板行為有關。發表在《細胞》雜誌上的一項研究提供了證據，表明共生的腸道細菌的改變在ASD的小鼠模型中導致某些行為異常，強調了益生菌治療在此類疾病中的潛在好處。
Hsiao等人研究了母係免疫活化（MIA）小鼠模型的後代，它們被用來調查母係感染與ASD之間的聯係。MIA後代表現出了一些讓人聯想起ASD的行為和神經病理學特征，並且作者發現，在3周大時，這些小鼠也表現出了腸道通透性的增加，以及反常的腸細胞因子分布，其特征為高水平的炎症標誌物白介素-6。
【7】J Natl Cancer Inst.：腸道微生物組降低與結腸癌有關
近期發表在Journal of the National Cancer Institute上的文章稱，人類腸道微生物多樣性降低與結腸癌相關。
在腸道微生物與結腸癌相關性問題上，基礎研究與流行病學研究結論向左。所以該問題還沒有一個很明確的結論。
紐約大學公共衛生學院的Jiyoung Ahn博士收集了47位結腸癌病人和94位性別，身高體重指數都與病人相吻合的正常人的排泄物，並從中提取了DNA。接下來科學家對所有的DNA進行測序，確定病人組和對照組的腸道菌群的基因組。結果發現結腸癌患者體內的微生物種類減少。
科學家進一步分析了結腸癌患者的腸道菌群種類。發現梭狀芽胞杆菌種類減少，而梭狀芽胞杆菌能夠將食用纖維降解為丁酸鹽，丁酸鹽或能預防結腸癌變和炎症反應。同時梭菌屬和卟啉單胞菌屬細菌增加，這類細菌與口腔和消化道炎症相關。
【8】前途未卜的國際人類微生物組計劃
每個人體內都攜帶了數十億個細菌，它們寄居在我們的內髒、皮膚、嘴巴和鼻子，以及我們的生殖係統中。科學家將其稱為微生物組，並且在過去的幾年中，“國際人類微生物組聯盟”開展了緊鑼密鼓的研究，目的便是搞清它們在疾病和健康中扮演的至關重要的角色。
然而啟動該領域研究的兩個關鍵項目如今即將宣告結束，但是後續的工作尚未落實到位。並且也不清楚企業界、政府管理者或者公眾是否已經準備好將對微生物的認識帶入臨床研究。隨著有650人參與的由國際人類微生物組聯盟發起的第三屆年會於本周在巴黎舉行，這一切都成為了新聞。該聯盟的成員包括美國國立衛生研究院（NIH）、歐洲委員會（EC），以及來自法國、日本、加拿大和其他國家的主要健康與科學機構。NIH和EC的微生物組項目——這兩家機構在過去的5年中分別提供了1.4億美元和2700萬美元的資金——如今正處於它們的夕陽階段，而公眾正在等待著來自大西洋兩岸的有關未來資金動向的消息。
【9】從專利和商業化角度評述微生物組研發興起
這是微生物組研發進展係列的第一部分。通過這個係列，我們的目的在於讓讀者了解這個重要的日益增長領域的發展情況以及可能的話，突出強調一下美國康涅狄格州在這種研究中所發揮的促進角色。這一部分將提供這個技術領域的簡短概述，重點突出知名的製藥企業和研究實驗室。未來的部分將討論將微生物組研究成果進行商業化取得的進展、評述一下新的微生物組相關的專利，同時探討一下微生物組研發存在的法律和政策問題。
微生物組研究旨在描述生活在不同環境中的微生物。盡管這些環境的概念比較廣泛，可以是陸地環境、地球外水環境和生物學環境，但是我們經常特定地使用微生物組這個術語來描述生活在人體內部和不同表麵位點上的細菌。微生物組的含義可以是這些微生物本身，此時也被稱作微生物群(microbiota)，也可以是它們的宏基因組。在人體內最富含細菌的器官---腸道內，它們的基因數量遠遠超過人基因組中的基因數量，是後者的100倍，從而為藥物幹預提供有吸引力的備選方案。炎症性腸病(inflammatory bowel disease)、兒童期發作的哮喘、糖尿病、肥胖、心血管疾病、結直腸癌、抗生素相關性腹瀉就是一些涉及腸道微生物組組成變化或功能喪失的疾病。
【10】是該搞一個《國際微生物組計劃》了
“想搞清楚微生物如何影響人和地球的健康，需要啟動一個《國際微生物組計劃》”2015年10月29日的《自然》周刊刊登了德國、美國和中國的三位科學家的建議，他們分別是德國馬普海洋研究所的 Nicole Dubilier教授、美國夏威夷大學的Margaret McFall-Ngai教授和中國上海交通大學的趙立平教授。
既然老趙摻和了這事，就讓老趙盡量用大白話給大夥說說我們這個《國際微生物組計劃》的建議到底想幹什麽吧。下麵就對這份建議的主要內容做些翻譯和解讀：
首先，微生物在地球上無處不在。從美國懷俄明州黃石公園滾燙的熱泉裏，到 800米冰層以下的南極暗湖裏，隻要去找，都能發現有微生物活動。現在的人類可以說麵臨著前所未有的各種挑戰，有化石能源枯竭危機，有傳染病和慢性病對健康的威脅，有農業歉收帶來的糧食短缺等等。毫不誇張地說，地球微生物群落（有個時髦的新名字叫微生物組）在地球生物圈和人類健康中起到的作用完全超乎我們原來的想像，搞清楚這些微生物組的功能和作用，會極大地幫助人類克服目前遇到的種種環境、健康和社會危機。
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