在生命的早期，婴儿的微生物组已经开始形成——而尿布沉积物提供了新的见解。
在婴儿说出他们的第一句话之前，他们的微生物组已经在讲述一个复杂的故事——这个故事可能包含了关于囊性纤维化、疫苗反应和自身免疫疾病的关键信息。在生命的早期，婴儿会接触到各种各样的微生物影响，这些影响最终会构建一个由共生或“健康”的肠道细菌组成的社区，这个社区就像指纹一样独特。这一过程高度动态，受多种因素影响，如婴儿的分娩方式（顺产或剖腹产）、早期营养（母乳喂养或配方奶喂养）和潜在的抗生素暴露。早期的生活暴露可以以影响正在发展的免疫系统的方式塑造微生物群落——这是新生儿获得对抗感染或疾病的保护所必需的一步。一个日益引起关注的领域是，婴儿期肠道微生物组的发展如何可能与细菌相关疾病如囊性纤维化（CF）联系起来，这是一种影响肺部和消化系统的遗传条件。
但每个婴儿的肠道微生物组成差异对其健康意味着什么？要解开这个问题，需要深入研究来自肠道微生物组的数据——确实如此——从尿布中提取数据。在最近发表于《Gut Microbes》的一项研究中，来自弗雷德·哈奇癌症中心疫苗与传染病部门的吉姆·库布林博士的研究团队对母亲-婴儿出生队列中长达六个月的粪便样本进行了全面的基因水平评估。借助该研究的主要作者萨姆·米诺特博士在弗雷德·哈奇数据中心开发的一种基因工具，该团队能够识别出在这一关键早期定植期间从15名婴儿样本中获取的近600种最丰富的微生物生物体。“人类微生物组在生命的最早几天内的发展是一个高度动态的过程，以前的研究未能在一致、密集的时间间隔内进行测量，”库布林表示。
通过整合高分辨率基因组技术和线性建模与纵向采样，库布林、米诺特及其同事提供了一个前所未有的微生物动态视图。“我们发现，在人类生长的最初阶段，单个种类的肠道细菌并不是孤立生长的，而是被观察到以可预测的群体形式生长——多物种联合体。我们为每一个这样的联合体提供了基因‘坐标’，希望其他人可以利用这些信息更好地理解这个复杂系统是如何发展的，”米诺特解释道。这些“联合体”或基于基因表达相似性的细菌物种集合，是一组表现出高度相关生长模式的细菌，反映了底层的生物学相互作用，如营养共享或环境共依赖。
随着时间的推移，婴儿微生物组的组成变化在早期达到峰值，随后样本之间的群落变得更加相似，联合体内部也是如此。除了与婴儿年龄相关的效应外，作者还能够识别出一个多物种微生物联合体，即联合体9，该联合体在囊性纤维化婴儿中比健康对照组中较少见。联合体9微生物的水平也与婴儿体重（囊性纤维化婴儿的体重较低）有关。联合体9生物包括几种与囊性纤维化相关的物种，特别是拟杆菌、副普雷沃氏菌和海豹菌。
这一发现表明，这些微生物的存在与影响早期体重增长的因素之间可能存在潜在的机制联系，而早期体重增长是囊性纤维化的早期症状之一。类似于双歧杆菌合作代谢人乳寡糖，作者假设联合体9的有益效果源自其成员的集体活动，而不是任何单一的细菌物种。了解婴儿肠道微生物组不仅仅是列出哪些细菌存在——更像是解码一场交响乐。联合体中的每个物种都像乐团中的乐器，贡献其独特的音符，共同演奏和谐的乐章。虽然识别个别乐器很重要，但真正的洞见在于它们如何协同工作以创造健康的“交响乐”。通过将微生物种群解析到亚种水平，该研究提供了对个体“乐器”及其在微生物“交响乐”中的角色的详细视图，揭示了以前模糊不清的微生物生态学细节。
谈到这些工具的未来应用，米诺特强调了更广泛的目标，他表示：“我们的主要兴趣在于肠道微生物组如何影响人类免疫系统的发育，特别是疫苗反应。我们希望将我们的发现应用于正在进行的临床试验，以更好地设计和部署能够有效保护人类免受传染病的疫苗。”这项研究表明，当涉及到塑造早期免疫力时，确实需要一个微生物“村庄”。
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