科学家们发现了一种通过测量肠道细菌之间的相互作用，来区分健康肠道与患病肠道，并追踪某些疾病进展的新方法。
根据发表在《科学》杂志上的一项研究，由罗格斯大学领导的一个科学家团队发现，健康与患病的消化系统表现得像两种截然不同的生态状态，其驱动力并非单个微生物，而是整个细菌群落的竞争与合作方式。
“我们不再问‘有哪些细菌’，而是开始问‘这些细菌与其他细菌有何关系’，”该研究的资深作者、罗格斯大学环境与生物科学学院生态、进化与自然资源系助理教授胡安·博纳切拉说。“这种视角的转变让我们能将健康和疾病视为肠道微生物组的两种根本不同的状态。”
为了测量细菌群落在健康与疾病之间如何转变，该团队开发了一种名为“生态网络平衡指数”的新指标。该指标捕捉了微生物群落是由竞争性互动还是合作性互动主导。
该指标应用于粪便样本时，能够始终如一地将健康个体与多种疾病的患者区分开来。在结直肠癌中，该指数随着疾病的进展而升高。
“这项新指标通过粪便样本捕捉到了这种转变，并能区分健康人和病人，”该研究的作者之一、环境与生物科学学院生物化学与微生物学系亨利·罗格斯微生物组与健康教授玛丽亚·格洛丽亚·多明格斯-贝洛说。
多明格斯-贝洛说，这些发现显示了疾病是如何在微生物群落重组时出现的。
“这项工作表明，肠道健康不仅仅关乎存在哪些细菌，还关乎它们如何相互作用，”她说。“在诸如炎症性肠病、艰难梭菌感染、肠易激综合征和结直肠癌等疾病中，细菌会形成更紧密合作的群组，这些群组能够占据主导地位并破坏正常功能。”
该研究的作者之一、罗格斯健康中心高级生物技术与医学中心主任马丁·布拉瑟说，这些发现有助于解释为何如此多的肠道相关疾病难以预测和治疗。
“这给了我们一种思考微生物组如何出错的新方式，”布拉瑟说。“它不是关注单个微生物，而是表明当整个系统发生转变时疾病就会出现。这为早期检测和更有针对性的干预打开了大门。”
该团队的研究始于构建计算机模型，模拟肠道细菌如何竞争营养并交换代谢产物。
该研究的主要作者罗伯托·科拉尔·洛佩兹说：“起初我们只是在测试模型能否再现真实微生物组的基本特征。但很早我们就发现，它自然地产生了两种不同的模式，一种看起来像健康，另一种看起来像疾病。”这促使研究人员将他们的模拟结果与患者的粪便DNA数据进行比较。
“当我们核查数据时，看到了同样的模式，”科拉尔·洛佩兹说。“就在那时，我们意识到我们捕捉到了这些群落在疾病中重组的一些基本特性。”
肠道微生物组始终稳定在两种配置之一：一种是与健康相关的多样化、竞争性状态，另一种是由小型、紧密连接的合作细菌群组主导的状态，该状态与疾病相关。
博纳切拉表示，这些见解和该工具最终可能帮助医生更早地发现问题。“理论上，应该可以通过粪便样本测量它，这是一种非常无创的监测肠道健康的方法，”他说。
这些发现也可能有助于解释为什么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。
“治疗通常基于这样的理念：你需要特定的细菌存在，”博纳切拉说。“但如果问题不在这里，问题在于关系，那么你提供这些细菌也没用。”
对于粪便移植，他说，好处可能并非来自引入单个物种，而是来自恢复整个微生物群落。
“有趣的一点不是引入了物种，”博纳切拉说，“而是你引入了一个完整的群落，因此你保持了让该群落保持健康的相互作用。需要的不是细菌存在，而是它们与合适的伙伴一起存在。”
科拉尔·洛佩兹说，这项工作最终可能使基于微生物组的疗法更可预测。
“目前，供体选择主要基于可用性和基本健康筛查，”科拉尔·洛佩兹说，他指的是粪便移植前的流程。“这开启的可能性是，根据微生物群落的相互作用网络如何匹配来配对，而不仅仅是看有哪些物种。这可以帮助我们设计针对每个患者微生物组的治疗方法，而不是依赖试错。”
博纳切拉说，该团队希望他们的工作最终能带来更早的检测和更个性化的护理。
“我们正试图理解这些系统如何运作，以便能在人们的生活中产生真正的影响，”他说。
参考文献：López RC, Bonachela JA, Dominguez-Bello MG, et al. Imbalance in gut microbial interactions as a marker of health and disease. Science. 2026;391(6788):890-895. doi: 10.1126/science.ady1729
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