肠道微生物研究为何成为热门研究领域

人体肠道微生物基因组作为人类的第二套基因组，与人类健康密切相关。大量的研究表明肠道微生物与包括心血管、肿瘤、神经、消化等多种疾病的发生发展密切相关，其因果关系也在逐步阐明中。

随着研究的深入，人们越来越认识到肠道微生物在疾病的诊断治疗、个性化营养等方面的重要意义，许多国家都加大了肠道菌群方向的科研投入，在全球范围启动了几项重大的研究计划，产生并积累了大量人类微生物宏基因组信息，为后续研究提供强大数据支持，也为产业化奠定了坚实的科研基础。2007年，美国国立卫生研究院（NIH）宣布将投入巨资启动“人类微生物组计划（HMP）”计划首阶段为期五年，投入1.15亿美元；2008年，欧盟委员会宣布启动”人类肠道宏基因组计划（MetaHIT）“，耗资约2770万美元；2017年，中科院微生物组计划启动，投入3000万元...

人类基因组计划的完成带动了精准医疗、基因靶向药、基因筛查、诊断和冶疗产业的迅猛发展。Marketwatch相关市场调研报告表明：全球微生物组治疗和诊断市场在2018年价值11.3亿美元，并将在五年内以19.03％的复合年增长率增长到2023年的27亿美元。其中，大部分市场将以微生物组治疗领域占主导地位。随着技术的逐渐成熟，肠道菌群相关的诊疗有可能成为医疗领域一股颠覆性的力量。

肠道微生物研究热门领域

(1)肿瘤

科学家们在上世纪90年代把传染性细菌幽门螺杆菌与胃癌联系起来。从那时起，科学家们开始发现一些可能与癌症的发生和发展相关的细菌。18年5月23日，Nature新闻特写上发布了一篇题为“How gut microbes are joining the fight against cancer”的文章，文章肯定了细菌与癌症的发生发展密切相关，且阐明了肠道细菌可以帮助癌症治疗，也指出了目前菌群与免疫治疗剂相互作用的具体机制尚不清楚。文章也提到通过菌群移植改变肠道菌群可能会成为新的癌症治疗手段，但仍存在许多未知因素。

图1. 肠道菌群可能有助于激活免疫细胞发挥抗肿瘤作用

（2）菌群-肠-脑轴

美国哥伦比亚大学神经学家迈克.格尔松教授最早提出“肠脑轴”的概念,也就是由肠管、肠道神经系统、肠道微生物形成的人体“第二大脑”。脑-肠-微生物轴由许多信号分子、胃肠道上皮细胞、迷走神经和血脑屏障等结构组成,它们之间相互作用的改变在许多疾病的发生发展中扮润着重要的角色。在脑-肠-微生物轴之间的双向交流中,肠道微生物通过迷走神经、神经内分泌、大脑发育、代谢产物以及肠神经系统在脑-肠-微生物轴发挥作用。

（3）粪菌移植

粪菌移植（FMT）可能是菌群研究转化应用进展最快的临床干预方法，尤其是在治疗复发性艰难梭菌感染（CDI）上。1958年Eiseman报道了用健康人粪便灌肠的FMT方法，成功治疗4例伪膜性肠炎。多种疾病从FMT治疗中获益，包括艰难梭菌感染、炎症性肠病、糖尿病、癌症、肝硬化和肠脑相关疾病等。

3、揭示因果关系必不可少的工具—无菌鼠

无菌动物模型是研究微生物与微生物、微生物与宿主在健康和疾病中相互作用的非常有用的工具。由于小鼠与人的肠道微生物组成存在明显不同，如何将小鼠模型的实验结果推论至人体，仍然是当前肠道菌群与人相关疾病影响关系研究领域需要谨慎考虑的问题。因此，应用无菌小鼠建立人肠道微生物移植小鼠模型，研究肠道菌群与人健康及相关疾病的因果关系，已成为当前该研究领域的重要研究策略与设计思路。