有朝一日，益生菌产品可能不仅仅能调节肠道功能——它们还可能帮助预防疾病。为了实现这一目标，加州大学河滨分校获得了一笔200万美元的资助，用于研究肠道细菌如何影响人类健康。
除了你的DNA和生活方式外，你的微生物在塑造身体对疾病和疫苗的反应方面发挥着巨大作用。
Ansel Hsiao，加州大学河滨分校微生物学与植物病理学系副教授，该资助项目的主要研究者
这笔来自美国国立卫生研究院(NIH)的资助将支持Hsiao实验室探索肠道微生物如何相互交流以及如何与人类宿主交流，从而影响健康或导致疾病。
目前市场上销售的益生菌对调节肠道功能和减轻腹胀可能有有益效果。然而，由于它们在肠道中存留时间不长，其效果有限。
"尽管商业益生菌被认为是安全的，但它们并不能使人们增强对疾病的抵抗力，"Hsiao说。"它们在肠道中只停留一天，最多两天。因此，它们的有益效果依赖于定期摄入。"
通过更好地了解微生物的交流和行为，Hsiao希望他的实验室有一天能够创造出新一代的益生菌和益生元，这些产品能够强化肠道微生物组，提高疫苗的有效性，并预防或减轻感染的严重程度。
"通过改变肠道微生物组，我们可以改进的一点是做出能够长期持续的积极改变，"Hsiao说。
细菌是独立运作的单个细胞，但它们可以产生其他细胞能够感知的化学信号，这些信号可能会影响另一个细菌细胞的行为。这被称为群体感应(quorum sensing)，其理念是许多个体可以合作实现一个共同目标。
"这就像是一个公司需要一定数量的人才能举行会议。你必须达到法定人数才能进行会议，"Hsiao说。"细菌也是同样的道理。"
当同一宿主中的许多细菌产生足够多的通信分子时，整个个体群几乎可以像一个多细胞生物体一样行动。一些致病细菌，如导致腹泻疾病的霍乱弧菌，就利用这种类型的通信来协调它们的活动，并在感染期间优化与宿主的互动。当细菌繁殖到足够高的水平时，霍乱细菌会相互发出信号，表明是时候转移到新的宿主了。
Hsiao的实验室还与孟加拉国的临床团队合作，识别与强或弱疫苗反应相关的细菌特征。通过测序人在接种疫苗时存在的肠道细菌，研究团队开始预测谁自然会产生免疫力，谁可能需要额外的保护。
尽管霍乱研究是单独资助的，但这项工作可能有助于解释为什么一种在美国有效率达99%的霍乱疫苗在南亚部分地区有效率降至约50%。了解将肠道细菌彼此连接以及与宿主免疫反应连接的分子机制，可以将这项工作从霍乱扩展到其他疾病。
为了在受控条件下探究这些联系，Hsiao团队使用无菌小鼠。这些动物是在没有任何细菌或真菌的环境中饲养的。通过引入特定的微生物，研究人员可以将特定的微生物与特定的健康结果联系起来。
"这是一个强大的实验设置，"Hsiao说。"我们可以观察当肠道只含有一种细菌种类，或者当它类似于真实的人类微生物组时，疫苗或致病微生物的表现如何。"
一些微生物差异是由家庭或早期生活暴露形成的，但其他差异则取决于时机。最早定植在人体肠道中的细菌可以决定新物种是被欢迎还是被排斥，这种动态被称为优先效应(priority effect)。这种可变性水平使标准化的医疗方法更加复杂。即使是广泛使用的益生菌菌株可能对一个人有益，但对另一个人则毫无作用。
最近的NIH资助使得对个体化微生物生态系统如何影响健康的长期研究成为可能，不仅限于对疫苗的反应，还包括认知、营养和腹泻感染等其他领域。
"这种支持不是针对一个项目，而是针对我们正在追求的更广泛的问题，"Hsiao说。"而且这些问题很紧迫。如果我们能了解如何与微生物组合作而不是对抗它，我们就能改变公共卫生。"
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