科学家已发现一种新方法，可通过测量肠道细菌相互作用来区分健康与患病肠道状态，并追踪某些疾病的进展过程。
根据《科学》杂志发表的研究，罗格斯大学、西班牙格拉纳达大学和普林斯顿大学的科学家合作发现，健康与患病的肠道微生物组表现为两种截然不同的生态状态，其驱动因素并非个体微生物，而是整个细菌群落的竞争与协作关系。"我们不再关注存在哪些细菌，而是探究它们与其他细菌的关联方式，"罗格斯环境与生物科学学院生态学、进化与自然资源系副教授胡安·博纳切拉（Juan Bonachela）表示，"这种视角转变使我们认识到肠道微生物组的健康与疾病本质上是两种根本不同的状态。"
为测量细菌群落在健康与疾病间的转变，研究团队开发了名为"生态网络平衡指数"（ENBI）的新指标，用于捕捉微生物群落是以竞争还是协作为主导。应用于现有数据时，ENBI在多种疾病中 consistently 将健康个体与患者区分开来。在结直肠癌中，该指数随疾病进展而升高。"例如通过粪便样本检测，我们的新指标能捕捉这种转变，有效区分健康人与患者，"罗格斯环境与生物科学学院生物化学与微生物学系微生物组与健康亨利·罗格斯讲席教授玛丽亚·格洛丽亚·多明格斯-贝洛（Maria Gloria Dominguez-Bello）表示。
多明格斯-贝洛指出，研究揭示了微生物群落自我重组如何引发疾病："这项工作表明肠道健康不仅关乎存在哪些细菌，更取决于它们的相互作用方式。在炎症性肠病、艰难梭菌感染、肠易激综合征和结直肠癌等疾病中，细菌会形成更具协作性、紧密连接的群体，从而主导并破坏正常功能。"
该研究作者、罗格斯健康高级生物技术和医学中心主任马丁·布莱泽（Martin Blaser）表示，这些发现有助于解释为何众多肠道相关疾病难以预测和治疗。"这为我们思考微生物组异常提供了新视角，"布莱泽说，"疾病产生并非源于个别微生物问题，而是整个系统发生偏移。这为早期检测和更精准干预打开了大门。"
研究团队首先构建了计算机模型，模拟肠道细菌如何竞争营养物质并交换代谢副产物。"起初我们仅测试模型能否复现真实微生物组的基本特征，"研究首席作者罗伯托·科拉尔·洛佩斯（Roberto Corral López）表示，他作为富布赖特博士生访问学者在罗格斯开展研究，后在西班牙格拉纳达大学完成工作，"但很快我们就观察到模型自然生成了两种不同模式。"
研究人员随即将模拟结果与患者DNA数据进行比对。"当核对数据时，我们看到了相同模式，"现为西班牙卡洛斯一世理论与计算物理研究所博士后研究员的科拉尔·洛佩斯说，"这让我们意识到捕捉到了微生物群落在疾病中重组的根本规律。"肠道微生物组始终稳定呈现两种构型：
- 与健康相关的多样化竞争状态，
- 以及与疾病相关的由小型协作细菌群体主导的第二种状态。
博纳切拉表示，这些发现和工具最终可帮助医生更早识别问题。"理论上，仅通过粪便样本就能测量该指标，这是监测肠道健康的非侵入性方式，"他说。
该发现还有助于解释为何益生菌和粪便微生物群移植等肠道疗法有时成功有时失败。"治疗通常基于'需要特定细菌存在'的理念，"博纳切拉指出，"但如果问题不在于此，而在于关键关系缺失，那么单纯添加细菌并无作用；必须重建这些关系网络。"
关于粪便移植，他表示益处可能源于恢复整个微生物群落而非引入单一物种。"粪便移植的有趣之处不在于引入特定菌种，"博纳切拉解释，"而在于引入完整群落，从而维持使该群落保持健康所需的相互作用。关键不是某些细菌必须存在，而是它们必须与合适的伙伴共同存在。"
科拉尔·洛佩斯认为，这项工作最终可使基于微生物组的疗法更具可预测性。"目前供体筛选主要基于可获得性和基础健康筛查，"他指粪便移植前的流程，"我们的研究为根据交互网络匹配微生物群落提供了可能，而不仅关注存在哪些菌种。这有助于设计针对患者微生物组定制的疗法，而非依赖试错法。"
博纳切拉强调了实际应用价值："我们正努力理解这些系统的工作原理，以真正改善人们的生活。"
罗格斯罗伯特·伍德·约翰逊医学院生物化学与分子生物学系的迈克尔·曼哈特（Michael Manhart）、普林斯顿大学的西蒙·莱文（Simon Levin）以及格拉纳达大学的米格尔·A·穆尼奥斯（Miguel A. Munoz）也参与了本研究。
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