图2：在不同分辨率水平下，Prevotella 和 Faecalibacterium 的特征突显了饮食与微生物关联的复杂性，每种细菌都显示出与多种饮食变量的联系，但在不同国家中方向和强度各异。
分析表明，细菌菌株和地理因素对于理解个性化营养至关重要
饮食与肠道内数万亿细菌之间的关系已成为个性化医学和营养学最有前景的研究前沿之一。个体肠道微生物组在决定身体如何处理食物、保持健康和抵御疾病方面发挥着关键作用。尽管肠道微生物组的组成对每个个体而言都是独特的，但其背后也存在文化背景和饮食习惯的影响，这使得在不同人群中发现微生物与生活方式之间的有意义联系变得复杂。
加州大学圣地亚哥分校发表在 mSystems 上的一项研究 entitled, “A three-country analysis of the gut microbiome indicates taxon associations with diet vary by taxon resolution and population”，正试图解决这一挑战。该研究分析了来自美国、英国和墨西哥的1,177名个体的肠道微生物组数据。研究由加州大学圣地亚哥分校微生物组创新中心（CMI）、达能研究与创新中心以及墨西哥的萨尔瓦多·祖比兰国家医学与营养科学研究所联合领导。这一国际合作使研究人员能够考察饮食与肠道细菌之间的关联如何在不同细菌分类层级以及具有不同饮食模式和文化背景的人群中变化。
“我们进行这项研究的动机是更全面地了解人类肠道微生物组、饮食与健康之间的关系，”第一作者、加州大学圣地亚哥分校Knight实验室的神经科学研究生项目博士生Lora Khatib表示。“我们希望更好地理解普遍性和人群特异性的微生物模式，特别是这些分类单元如何与文化上不同的饮食和生活方式相互作用，从而影响健康结果。”
该研究利用了 The Microsetta Initiative 平台，结合了三个国家参与者的饮食问卷和先进的宏基因组测序技术分析粪便样本。研究人员没有依赖仅在属级水平识别细菌的传统方法，而是使用前沿的计算工具将细菌群落解析到个体菌株水平。他们的分析重点是两个通常与饮食和健康相关的细菌属：Prevotella 和 Faecalibacterium。当研究人员在属级水平分析这些细菌时，惊人地发现它们与饮食信息没有显著关联，且在不同人群中也不一致。然而，当他们在菌株水平分析相同数据时，出现了更复杂的模式。
尽管许多 Prevotella 菌株显示出与饮食的相关性，但这些关联特定于所研究的菌株和人群。例如，同一菌株在一个群体中可能与蔬菜摄入呈正相关，而在另一个群体中则与肉类摄入相关。相反，几乎所有 Faecalibacterium 菌株都显示出饮食相关性，其中许多在不同菌株中保持一致，并与健康饮食模式呈正相关。研究还显示，地理位置对整体微生物组组成的影响最为显著，因为他们的机器学习算法能够仅凭肠道细菌谱准确预测一个人的国家来源。
这项研究强调了在微生物组研究中多样化抽样和高分辨率数据的重要性，代表了理解个体饮食、地理位置与肠道微生物组之间复杂关系的重要一步。研究团队计划扩大分析，纳入来自日本和西班牙的样本，以进一步丰富数据集、验证观察到的三国研究模式，并深化他们对不同饮食和生活方式人群在菌株水平上肠道微生物组-饮食关系的理解。
CMI执行主任、通讯作者Andrew Bartko强调：“这项工作突显了在不同人群中开展更多样化和具有代表性的微生物组研究的必要性，并支持个性化营养策略的发展。未来，这类研究可能会为个性化饮食建议提供依据，综合考虑一个人的肠道微生物组及其文化饮食模式，最终帮助预防或管理慢性疾病。”
其他合著者包括加州大学圣地亚哥分校的Se Jin Song、Amanda H. Dilmore、Jon G. Sanders、Caitriona Brennan、Alejandra Rios Hernandez、Tyler Myers、Renee Oles、Sawyer Farmer、Charles Cowart、Amanda Birmingham、Edgar A. Diaz、Kat Gilbert、Promi Das、Brent Nowinski、Mackenzie Bryant、Caitlin Tribelhorn、Karenina Sanders-Bodai、Antonio González、Daniel McDonald和Rob Knight；约翰·霍普金斯大学的Oliver Nizet；纽约克罗恩病与结肠炎基金会的Nicole Litwin；达能全球与创新中心的Soline Chaumont、Jan Knol、Guus Roeselers、Manolo Laiola、Sudarshan A. Shetty、Patrick Veiga、Julien Tap、Muriel Derrien、Hana Koutnikova、Aurélie Cotillard和Christophe Lay；以及萨尔瓦多·祖比兰国家医学与营养科学研究所的Armando R. Tovar、Nimbe Torres和Liliana Arteaga。
加州大学圣地亚哥分校微生物组创新中心（CMI）自豪地拥有Se Jin Song、Andrew Bartko和Rob Knight作为其领导团队成员。
关于加州大学圣地亚哥分校微生物组创新中心（CMI）：CMI激励并推动行业领袖与加州大学圣地亚哥分校跨学科研究团队之间的活跃合作，以促进微生物组科学领域的发现与创新。该中心涵盖微生物组采样、组学技术与数据分析等多个专业知识领域，利用高性能计算环境、统计框架和人工智能方法。如果您有兴趣与CMI团队探讨潜在的合作机会，请发送邮件至 cmiinfo@ucsd.edu 获取更多信息。
本研究由Danone Nutricia Research 和加州大学圣地亚哥分校微生物组创新中心资助，并得到The Microsetta Initiative的支持。
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