科学家开发追踪粪便微生物群移植后供体细菌的新方法
研究成果将指导下一代精准疗法开发
西奈山伊坎医学院研究人员及其合作团队成功开发出一种新技术，用于追踪粪便微生物群移植（FMT）后有益细菌的动态变化。该方法详细呈现了供体微生物如何在患者肠道中定植并持续存在——不仅识别出成功定植的细菌种类，还监测其随时间推移的演变过程。这些发现将为设计更安全有效的微生物组疗法提供重要指导。
该研究于10月22日在线发表于《自然·微生物学》期刊。粪便微生物群移植是将健康供体的粪便转移至患者肠道的治疗方法，已被证实对治疗艰难梭菌感染极为有效，并正在探索用于炎症性肠病（IBD）和癌症等其他疾病。然而，长期康复由哪些细菌菌株主导，以及它们如何在新宿主环境中适应，一直未能明确。
新技术结合了长读长DNA测序技术与西奈山开发的LongTrack计算方法。长读长测序可读取比传统技术更长的微生物基因序列，配合LongTrack能区分高度相似的细菌菌株，识别其独特的基因"指纹"。这使研究者得以追踪供体细菌从移植时刻起长达五年在患者肠道中的适应过程。
西奈山伊坎医学院遗传学与基因组科学教授方刚博士（Gang Fang）表示："我们现在能够以前所未有的可靠性与可扩展性，逐菌株追踪供体细菌，这得益于长读长测序技术。它让我们深入了解数百种供体细菌在粪便移植后的命运、它们如何适应新患者的胃肠环境，并指明更安全、更一致且最终更精准的治疗方向。"
研究团队与共同作者、西奈山伊坎医学院免疫学与免疫治疗学教授杰里米亚·费思博士（Jeremiah Faith）合作，分析了艰难梭菌感染和炎症性肠病患者的FMT供体与受体粪便样本。治疗前后采集的样本（部分追踪至五年后）显示，许多供体细菌成功在受体微生物组中定植并持续存在。方刚博士指出，某些菌株甚至出现基因突变，表明它们适应了新宿主环境，不同肠道环境可能塑造细菌从个体到个体的进化过程。
通过精准定位FMT后成功定植的细菌，该研究为系统性识别可开发为新型微生物干预手段的有益微生物组合提供了路线图。这些组合有望取代或改进全粪便移植，提供更安全、更可预测且更易监管的治疗方案。
方刚博士强调："我们的发现使微生物组精准医学更进一步。如今我们能大规模可靠追踪有益细菌的长期动态，并关键性地理解受体适应过程中涉及的基因突变——这是设计既有效又稳定治疗方案的重要一步。"
下一步，研究团队计划将该方法应用于更大患者群体及其他肠道微生物组相关疾病，基于多个人类疾病的现有及未来FMT研究积累数据。他们将利用LongTrack识别可构成下一代微生物治疗基础的有益菌株。
论文标题为《粪便微生物群移植后基于长读长宏基因组学的菌株追踪》。研究作者包括范宇、倪米、Varun Aggarwala、Edward A. Mead、Magdalena Ksiezarek、曹磊、Michael A. Kamm、Thomas J. Borody、Sudarshan Paramsothy、Nadeem O. Kaakoush、Ari Grinspan、杰里米亚·费思和方刚。本研究获得美国国立卫生研究院（NIH）R35 GM139655项目资助。
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