微生物组科学的兴起通过揭示微生物生态系统对宿主生理、代谢调控、免疫稳态和疾病易感性的广泛影响,改变了当代生物医学研究。然而,将微生物组衍生的知识转化为实用且可解释的框架仍然是一个重大的科学挑战。尽管测序技术、计算分析和多组学整合的进步已经产生了前所未有的生物数据量,但将这些观察结果转化为连贯的系统级理解的能力仍落后于技术进步。
这一转化差距反映了当前生物医学研究中的一个更广泛的局限性。微生物群落通常被作为孤立的数据集进行研究,而生物结果则源于多个相互关联的领域之间的相互作用,包括代谢、营养、环境暴露、宿主生理和生态适应。因此,仅靠描述性特征往往不足以解释为什么相似的微生物模式可能在不同个体和人群中产生不同的生物结果。
多生物组系统医学(Polybiome Systems Medicine, PSM)的建立旨在通过将人类有机体重新概念化为由相互作用的宿主、微生物、代谢、环境和时间层次组成的动态生物联盟来解决这一局限性。在此范式下,健康和疾病被解释为系统范围相互作用的涌现属性,而非单一生物变量的结果。尽管该框架提供了系统级生物医学整合所必需的基础架构,但需要一个中间的转化层将理论原则与实际解释连接起来。
REYBIOMIC™系统(Reyed多生物生态系统与代谢交互系统,Reyed Polybiotic Ecosystem and Metabolic Interaction System)被提议作为这一转化层。REYBIOMIC不作为诊断平台、治疗模型或分析技术,而是作为生态系统导向的解释架构,旨在将生物观察组织成系统行为的连贯表示。其主要目标是促进从零散的微生物学发现向整合的生态系统级理解的过渡。
该框架的核心是认识到生物功能通过相互作用而产生。微生物生态系统持续影响代谢途径、营养反应、炎症调控、生态弹性以及生理适应。因此,有意义的解释需要考虑这些组成部分之间的关系,而不是孤立地检查单个变量。REYBIOMIC因此采用了系统视角,其中生物观察通过其在更广泛生态网络中的位置获得意义。
该框架通过纳入多生物组视角,超越了传统的以微生物组为中心的方法。这种视角承认微生物影响源自多个相互关联的生态库,包括宿主相关群落、食物相关生态系统、环境微生物暴露和更广泛的生物网络。总体而言,这些相互作用的领域有助于在整个生命周期中建立、维持和调节生物状态。
REYBIOMIC的第二个定义性组件是其对转化解释的强调。该框架旨在提供一条结构化路径,通过该路径可以将微生物生态学、营养生物学、代谢调控和计算分析整合到一个统一的概念模型中。在此架构中,人工智能、机器学习和系统生物学作为支持工具发挥作用,支持模式识别、生态建模和假设生成,同时保持在生物可解释性范围内。
该框架的转化相关性在代谢、炎症、营养和微生物生态学之间存在复杂相互作用的条件下尤为明显。这些条件包括代谢功能障碍相关脂肪性肝病、胰腺代谢紊乱、肥胖、胰岛素抵抗、心脏代谢疾病以及某些肿瘤相关应用。REYBIOMIC提倡调查生态系统组织、功能相互作用以及跨多个生理领域的生物连贯性,而不是将疾病过程归因于孤立的微生物特征。
该框架进一步为精准营养、微生物组信息干预策略、营养创新、计算医学和AI辅助系统建模的未来发展建立了概念桥梁。在这方面,REYBIOMIC在更广泛的多生物组系统医学连续体中占据战略位置。第一卷建立了多生物组范式的基石架构,而本工作则引入了一个能够将生态系统级概念转化为临床和科学上有意义的语境的解释框架。包括AI营养基因组学、精准发酵和基因型对齐生物制造在内的未来开发代表了这一不断发展的科学生态系统中的后续层次。
REYBIOMIC因此应被视为一种旨在支持跨学科研究的概念性和转化性研究架构,而不是经过验证的临床系统。其目的是提供一种结构化的科学语言,通过这种语言可以将微生物学、营养学、代谢学、计算生物学和系统医学整合到一个连贯的框架中,用于未来的研究、创新和转化应用。通过将生态系统相互作用置于生物解释的中心,该框架有助于推动精准健康、预防医学和多生物组系统医学未来发展的新一代系统导向方法。
参考文献
REYED, R. M. (2026). REYBIOMIC系统:多生物组系统医学(PSM)的概念与转化架构。白皮书,第二卷。Zenodo。
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