许多益生菌酸奶、泡菜和康普茶声称能通过大量微生物促进我们的消化健康，但一些科学家对这些定植在我们体内的"微生物"有着更宏大的治疗计划。他们希望将这些微生物作为活体治疗剂，用于治疗一系列健康问题，包括溃疡性结肠炎、多发性硬化症、湿疹和哮喘。
加州大学旧金山分校（UCSF）启动了活体治疗计划，以加速开发和提供革命性治疗方法。
我们的肠道、皮肤和身体其他区域栖息着数万亿微生物，数量与我们自身的细胞相当。构成人类微生物组的每种微生物——细菌、病毒、微观真菌等——都带有独特的基因组。
我们的微生物组组成及其微生物泛基因组受饮食和环境的影响，进而影响其对人类生理的重要作用，从消化到大脑健康再到免疫功能。
"微生物组的一个真正优势在于它是一个动态系统，"加州大学旧金山分校Benioff微生物组医学中心的胃肠病学教授、主任苏珊·林奇（Susan Lynch）博士表示。"我们正在思考如何利用微生物来改造这个系统，以改善健康或预防疾病。"
免疫系统的关联
微生物组的临床研究很大程度上围绕着它与自身免疫性疾病的关系，如类风湿性关节炎、克罗恩病和多发性硬化症（MS），这些疾病总共影响2400万美国人。加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所（UCSF Weill Institute for Neurosciences）研究MS遗传学和免疫学的神经学教授塞尔吉奥·巴拉津尼（Sergio Baranzini）博士表示，虽然遗传因素决定了为什么有些人会患上自身免疫性疾病，但环境触发因素也可能起到作用。
"这就是我们转向微生物组的原因，"他说。"因为它深受食物和其他环境因素的影响，是环境的代理指标。"
十年前，当快速DNA测序技术使识别细菌变得经济实惠时，巴拉津尼开始研究肠道微生物组与MS之间的关系，MS是一种免疫系统攻击神经系统的自身免疫性疾病。他对其他自身免疫性疾病的报道很感兴趣，在这些疾病中，患者和对照组被发现拥有不同的肠道微生物。
事实上，我们的大部分免疫细胞位于肠道中，它们依赖于肠道细菌消化膳食纤维时产生的短链脂肪酸。
巴拉津尼比较了MS患者与同住一个家庭但没有MS的人的粪便和血液样本。他发现两种肠道细菌群体确实存在差异，而MS患者的血液中调节性T细胞明显较少，而这些细胞通常会抑制身体的免疫反应。
巴拉津尼假设，这些T细胞的缺乏可能与微生物组有关，并损害了身体控制炎症的能力。他发起了国际MS微生物组研究，以全面了解MS患者的肠道微生物群。
"我们已经开始发现我们的微生物群是多么多样化，以及它们与我们自身免疫系统的接触是多么密切，"他说。"我们现在知道，免疫系统和肠道细胞之间存在着大量的相互作用，我们才刚刚开始理解这一点。"
针对自身免疫性疾病的微生物疗法已经以粪便微生物移植（FMT）的形式存在，这涉及从健康个体采集粪便样本，分离肠道微生物，并通过药丸或灌肠的方式给予患者。
今年四月，医学副教授纳瓦·埃尔-纳切夫（Najwa El-Nachef）博士完成了一项针对溃疡性结肠炎的临床试验，发现一些患者对FMT的反应比其他人好得多，一些患者还报告了炎症性皮肤和关节状况的改善。她的下一步是确定微生物群疗法的最佳患者，并开发更有针对性的治疗方法。
"对于一部分溃疡性结肠炎患者来说，操控微生物组可能提供一种治疗自身免疫性疾病的方法，而无需抑制他们的免疫系统，"她说。
早期干预的重要性
我们的微生物组很早就开始形成，因此在生命早期进行干预可以为未来的健康奠定基础。林奇将她的部分研究集中在婴儿出生后最初几个月的肠道微生物群上。这是一个关键时期，婴儿微生物组的组成受母亲和环境的影响，可以影响免疫系统和免疫记忆的发展，并产生持久的后果。
"我们发现，一个月大时的肠道微生物组确实可以预测日后儿童患哮喘和气道疾病的风险，"她说。林奇和她的团队已经确定了导致调节性T细胞功能障碍的特定微生物产物，这与随后的疾病相关。
"我们考虑到，在免疫训练的关键窗口期改造肠道微生物组，可能对高风险儿童的健康状况产生长期的有益影响，"她说。
林奇开发了一种在出生时给予高风险哮喘婴儿的活微生物干预措施，由能够调节免疫反应的细菌组成。这些细菌基因组编码的功能在高风险婴儿肠道微生物组中持续缺失。
其想法是通过提供细菌来塑造发育中的肠道微生物组，这些细菌可以通过其微生物产物和代谢物在生命早期训练免疫系统，最终长期影响微生物组的功能。
不仅仅局限于肠道
我们的皮肤也有自己的微生物群，它们与免疫细胞相互作用，保护皮肤免受感染。
皮肤微生物群的临床试验已经显示出对湿疹患者有希望的结果，这是一种当金黄色葡萄球菌增殖时可能发作的自身免疫性疾病，皮肤病学副教授蒂芙尼·夏尔施密特（Tiffany Scharschmidt）博士表示。这些试验涉及补充通常控制金黄色葡萄球菌数量的细菌。
"随着我们对皮肤微生物组与其免疫系统之间相互作用的了解越来越多，我们将看到其他基于微生物的治疗方法出现，"她说。在未来，治疗性皮肤微生物甚至可能经过基因工程改造以生产所需的化合物。
微生物与药物
肠道微生物组当然与消化密切相关，产生调节免疫细胞的饮食衍生化合物，并产生对肠道内壁细胞生长至关重要的营养物质。"我们肠道的基本消化和免疫功能依赖于特定细菌的定植，"微生物学和免疫学副教授彼得·特恩贝（Peter Turnbaugh）博士说。"我们的肠道细胞已经进化出受体，专门等待感知肠道微生物组产生的化学物质。"
特恩贝发现，我们内部的微生物也参与药物代谢。他表示，更好地了解这一作用可能会提高药物疗效。
"我们认为微生物组在决定药物在体内代谢方式方面可能仅次于肝脏，影响患者对现有疗法的反应，"他说。
例如，一些抗生素是由肠道微生物群产生的酶激活的。我们的微生物居民甚至可能影响物质在体内的移动方式或改变药物的作用机制，但特恩贝表示，这个领域的许多方面仍有待探索。
更深入地了解我们的肠道微生物组如何与药物相互作用，可能使医生能够开具与我们的个体微生物组相匹配或补充的治疗方案，这是一种新的精准医疗形式。
林奇认为，通过了解微生物组所能取得的治疗进展将与了解人类基因组所带来的进展相媲美，特别是在自身免疫性疾病方面。
"尽管人类微生物组领域仍相对较新，但它已经提供了关于人类生理对动态微生物居民的依赖性的非凡见解，并提供了一套新工具来促进更好的健康，"林奇说。"将这些早期观察转化为新的活体生物治疗剂代表了实现该领域潜力的下一步。"
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