跨尺度建模微生物组在抗菌素耐药性中的作用 - 健康研究

跨尺度建模微生物组在抗菌素耐药性中的作用Modelling the role of the microbiome in antimicrobial resistance across scales | Nature Microbiology

环球医讯 / 健康研究来源：www.nature.com瑞士 - 英语2026-10-09 13:44:25 - 阅读时长8分钟 - 3535字

本文提出了一种结构化框架，将微生物组-抗菌素耐药性相互作用整合到预测模型中。研究者识别了在不同复杂度层次上塑造抗菌素耐药性的关键微生物组介导过程，描述了如何将这些过程定量纳入模型，并确定了当前方法的关键数据缺口。通过结合微生物组生态学、抗菌素耐药性生物学和数学建模，研究设定了优先研究方向和策略，以提高耐药性预测准确性并指导针对微生物组的干预措施，对抗全球日益严峻的抗菌素耐药性挑战，这对于理解微生物生态与人类健康之间的复杂关系具有重要意义。

摘要

微生物组通过塑造生态和进化过程，积极影响抗菌素耐药性(AMR)的动态变化。然而，其在耐药性出现、传播和持续中的具体作用程度仍不明确。传统的抗菌素耐药性研究主要集中在遗传机制和病原体层面的动态上。相比之下，抗菌素耐药性与微生物组的交叉领域，包括耐药基因库、微生物竞争和群落介导的选择，代表得尤其不足，特别是在建模环境中。本文提出了一个将微生物组-AMR相互作用纳入预测模型的结构化框架。我们识别了塑造不同复杂度水平上AMR的关键微生物组介导过程，描述了如何将这些过程定量整合到模型中，并确定了限制当前方法的关键数据缺口。通过连接微生物组生态学、AMR生物学和数学建模，我们设定了研究优先事项和策略，以改进耐药性预测并指导针对微生物组的干预措施。

致谢

本工作基于在Collegium Helveticum举办的"量化微生物组动态对抗菌素耐药性的影响"研讨会的建设性讨论，该研讨会由L.P.、S.L.、R.D.K.和S.B.组织。

资金

M.A.和S.M.得到了瑞士国家科学基金会Eccellenza grant PCEGP3_181272、项目资助236360和NCCR Microbiomes SNF 51NF40_180575的资助。S.D.B.得到了瑞士国家科学基金会资助号211422的支持。M.G.J.de V.得到了荷兰研究理事会NWO ENW-XL资助OCENW.XL21.XL21.088的支持。

作者信息

作者单位

瑞士苏黎世苏黎世联邦理工学院环境系统科学系（Department of Environmental Systems Sciences, ETH Zurich, Zurich, Switzerland）

Lisa Pagani、Ricardo León-Sampedro、Christopher Witzany和Sebastian Bonhoeffer

西班牙马德里西班牙流行病学与公共卫生研究联盟（Spanish Consortium for Research on Epidemiology and Public Health (CIBERESP), Madrid, Spain）

Ricardo León-Sampedro

瑞士洛桑洛桑大学基础微生物学系（Department of Fundamental Microbiology, University of Lausanne, Lausanne, Switzerland）

Massimo Amicone和Sara Mitri

美国新泽西州普林斯顿大学生态与进化生物学系（Department of Ecology and Evolutionary Biology, Princeton University, Princeton, NJ, USA）

Burcu Tepekule

瑞士苏黎世苏黎世大学医院传染病与医院流行病学系（Department of Infectious Diseases and Hospital Epidemiology, University Hospital Zurich, University of Zurich, Zurich, Switzerland）

Silvio D. Brugger和Roger D. Kouyos

荷兰格罗宁根大学格罗宁根进化、感染和基因组学研究所（GELIFES, University of Groningen, Groningen, The Netherlands）

Marjon G. J. de Vos

英国牛津大学威廉·邓恩病理学院（Sir William Dunn School of Pathology, University of Oxford, Oxford, UK）

Erik Bakkeren

英国曼彻斯特大学进化、感染与基因组学系（Division of Evolution, Infection and Genomics, University of Manchester, Manchester, UK）

Michael J. Bottery

法国巴黎巴黎文理研究大学巴斯德研究所细菌逃逸抗微生物药物的流行病学与建模中心（Institut Pasteur, Université Paris Cité, Epidemiology and Modelling of Bacterial Escape to Antimicrobials (EMEA), Paris, France）

Lulla Opatowski

法国芒蒂尼-勒布雷顿纽斯法国国家健康与医学研究院CESP UMR1018，巴黎-萨克雷大学，凡尔赛圣康坦-昂伊夫林大学（CESP UMR1018, Université Paris-Saclay, UVSQ, INSERM, Montigny-Le-Bretonneux, France）

Lulla Opatowski

瑞士苏黎世PharmaBiome AG公司（PharmaBiome AG, Schlieren, Switzerland）

Gabriel E. Leventhal

比利时鲁汶鲁汶大学微生物学、免疫学和移植系，Rega医学研究所，分子细菌学实验室（Department of Microbiology, Immunology and Transplantation, Rega Institute for Medical Research, Laboratory of Molecular Bacteriology, KU Leuven, Leuven, Belgium）

Karoline Faust

德国美因河畔法兰克福金融与管理学院计算科学与哲学系（Department of Computational Science and Philosophy, Frankfurt School of Finance and Management, Frankfurt am Main, Germany）

Lucas Böttcher

美国佛罗里达州盖恩斯维尔佛罗里达大学医学系系统医学实验室（Laboratory for Systems Medicine, Department of Medicine, University of Florida, Gainesville, FL, USA）

Lucas Böttcher

瑞士洛桑洛桑大学计算生物学系（Department of Computational Biology, University of Lausanne, Lausanne, Switzerland）

Sonja Lehtinen

作者贡献

所有作者均对论文的概念和结构做出了贡献，讨论了文章内容，为特定部分起草了文本，对草稿进行了批判性修订，并在提交前批准了最终版本。L.P.和R.L.-S.在所有作者的投入下，领导了概念合成、撰写和修订工作。L.P.和R.L.-S.在所有作者的投入下，开发了图表概念。R.L.-S.设计并准备了最终图表。S.B.、R.D.K.和S.L.共同指导了这项工作。