微生物组由数万亿微生物构成，每种微生物都对人类健康与福祉发挥着关键作用——无论好坏。微生物组在不同器官间及个体间存在显著差异，为研究人员提供了丰富宝库。本文将探讨微生物组研究现状，并重点介绍近几个月的关键进展。
过去
微生物组研究历史可追溯至17世纪，当时首次识别出细菌。1670年代，荷兰微生物学家安东尼·范·列文虎克在包括牙菌斑在内的多种环境中观察到他称之为"微动物"的微生物。然而，这些发现对医疗实践的影响姗姗来迟，"细菌致病理论"直到19世纪才成为主流概念。
尽管细菌致病理论表明微生物与疾病相关，但关于是否所有细菌都有害的疑问开始出现。1907年，俄罗斯免疫学家、诺贝尔奖得主埃黎耶·埃黎赫·梅契尼可夫提出，酸奶等发酵食品中的乳酸菌可通过延长寿命和改善消化促进健康。他的工作引入了益生菌概念，并首次阐明微生物对人类健康的有益影响。不过，微生物学研究仍主要聚焦于致病菌。
20世纪抗生素的问世与大规模生产彻底改变了微生物学领域，也深刻影响了我们的肠道环境。在消灭致病菌的同时，体内的"友好"微生物也遭到清除。作为应对措施，1958年实施了首例现代粪便微生物群移植，旨在向肠道重新引入有益菌群，但该疗法并未普及。
20世纪末至21世纪的技术进步，如PCR技术的开发，使研究人员无需培养即可直接从样本中检测微生物DNA。这实现了对先前无法检测的微生物多样性的研究。加之基因组技术日益灵活敏感，宏基因组学领域应运而生。2007年，美国国立卫生研究院（NIH）启动人类微生物组计划。该项目研究证实人体含有数万亿微生物，数量远超人体细胞，且微生物组在健康与疾病中发挥关键作用。另一重要发现是个体间微生物组的巨大差异性，这使微生物组成为个性化治疗的诱人靶点。
继人类微生物组计划成功后，2010年代该领域研究迅猛发展。特别是肠道微生物组被证实与肥胖、癌症、精神健康障碍等多种性状和疾病相关，2019年首个肠道微生物组参考图谱正式发布。
时至今日，微生物组研究仍有广阔领域亟待探索。研究重心已从肠道转向其他器官，包括皮肤和肺部。粪便微生物群移植再次成为新闻焦点，尤其是作为艰难梭菌感染的治疗手段。此外，微生物组编辑等技术也展现出应用潜力。
现在
近期微生物组已成为生命科学界的核心议题。以下是一些代表当前研究格局的重要成果：
饮食与肠道微生物组的相互作用：对健康与疾病的启示（罗斯等人，2024）——这项最新综述探讨了地理区域和多种饮食模式对肠道微生物组功能与组成的影响。
微生物组在个性化医学中的应用（拉蒂纳等人，2023）——这篇2023年末的综述讨论了微生物组的个体差异性及其在个性化医学中的潜力，同时分析了应用微生物组数据面临的挑战。
肠易激综合征表现与治疗的跨队列肠道微生物组特征（李等人，2024）——该研究通过分析多个肠易激综合征队列，确定了与该病症相关的微生物特征，在肠道和口腔中均发现肠易激综合征富集菌群，为新疗法提供线索。
肺部微生物组：呼吸道疾病发病机制的新见解（李、李和周，2024）——研究不只关乎肠道！这篇综述评估了肺部微生物组的历史、组成与功能，揭示这个曾被认为无菌的器官中的微生物如何影响健康与疾病。
基因组解析宏基因组学：微生物组医学的变革者（金等人，2024）——2024年6月发表的这篇文章详述了基因组解析宏基因组学研究微生物组（尤其是肠道）的能力与潜力，及其如何推动微生物组导向的医学发展。
微生物组混杂因素与定量分析对结直肠癌发展预测微生物靶点的挑战（蒂托等人，2024）——肠道微生物组与多种疾病相关，癌症也不例外。该研究对数百名结直肠癌患者进行微生物组分析，并与既往队列比较，以深入理解微生物组在疾病与治疗中的作用。
肠道反应？微生物组在攻击行为中的作用（乌赞-尤尔扎里等人，2024）——微生物组的影响远超健康范畴。这篇2024年论文评估了人源化小鼠中肠道微生物组组成与攻击行为的关联。肠道微生物组耗竭——例如抗生素暴露后——与攻击行为增加相关。
微生物组：炎症性皮肤疾病中的作用（张等人，2024）——皮肤微生物组在疾病中同样发挥关键作用。该综述评估了炎症性皮肤疾病最新研究，及其与皮肤微生物组失调的关联。
小鼠肠道细菌原位靶向碱基编辑（布罗德尔等人，2024）——或许是去年最重大的突破，该研究团队利用碱基编辑技术直接修改小鼠肠道内的细菌。这为改变微生物组组成开辟了新途径，无需通过粪便微生物群移植等手段进行耗竭与替换。
聚焦研究
饮食诱导肥胖小鼠模型中的性别差异：肠道微生物组的作用（斯塔普尔顿等人，2024）
随着全球肥胖率飙升，理解体重增加的驱动因素变得尤为迫切。饮食既与肥胖相关，也影响微生物组组成，暗示两者存在关联。此外，体重增加速率和微生物组组成在两性间存在差异。
基于此，该研究旨在表征这些性别差异，假设微生物组发挥关键作用，且抗生素治疗导致的微生物耗竭将消除性别差异。
研究最终表明，尽管微生物组组成解释了部分小鼠体重增加的性别差异，但并非全部原因。即使在微生物耗竭后，这些差异依然显著。
未来
微生物组研究虽有数百年历史，但当前显然处于巅峰阶段。肠道细菌长期是健康方案的焦点，但其对人类健康与福祉的真正影响正被充分认知。同时，对其他器官（许多曾被认为无菌）的研究正进一步推动领域发展。
关于微生物组的讨论多聚焦于如何将其用于精准医疗，例如癌症或传染病治疗。这些个性化方法不仅能解决由微生物组组成引发或关联的疾病，还将关注个体因微生物构成差异导致的药物代谢差异——这正是"药物微生物组学"领域的研究主题。
但至关重要的是，微生物组未来或将成为预防性医疗的关键。这可能表现为多种形式：早期检测微生物组变化，或深入理解母婴微生物组以预测未来疾病。此外，利用新发现的微生物组知识指导饮食选择，有望降低肥胖及相关疾病的发病率。
总体而言，微生物组对人类身体具有显著影响力，数万亿微生物栖居于我们的器官中，很难说我们能穷尽所有答案。但随着技术进步和认知深化，我们正有效推动微生物组在医疗领域的应用。除调整饮食外，如今还可通过基因编辑工具和先进粪便移植技术塑造微生物组，其应用潜力前所未有。
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