西奈山伊坎医学院的研究表明,通过结合长读长测序技术与专用基因组组装软件,研究人员首次成功实现对粪便微生物移植(FMT)受体中益生菌株定植效果的精准追踪。
目前,针对复发性艰难梭菌感染的粪便微生物移植疗法已成为获批治疗方案,两家公司分别于2022年和2023年获得FDA对其FMT基础疗法的批准。尽管FMT治疗艰难梭菌患者的单次输注成功率高达85%以上,但针对炎症性肠病或癌症等其他疾病的肠道微生物组疗法仍处于早期研发阶段。部分原因在于肠道微生物组的复杂性,这使得确定此类疗法的成功机制变得困难。
西奈山伊坎医学院首席研究员方刚博士及其同事在《自然·微生物学》期刊中指出:"准确追踪在FMT受体中稳定定植的细菌菌株,对于理解菌株定植的决定因素、评估其与临床结果的相关性,以及指导治疗性菌群组合的开发至关重要。"
过去对FMT或肠道微生物组中菌株的追踪主要采用短读长测序技术,但该方法在精确度和准确性方面存在局限。本研究中,方刚团队采用长读长测序技术及自主研发的计算方法LongTrack,其追踪效果远优于传统的短读长测序与组装方法。
方刚在新闻声明中表示:"我们现在能够以此前短读长测序无法实现的可靠性和可扩展性,逐菌株追踪供体细菌。这使我们得以深入了解粪便移植后数百种供体细菌的命运、它们如何适应新患者的胃肠道环境,并为开发更安全、更一致且最终更精准的治疗方法指明方向。"
新技术能更准确地识别和追踪大量细菌菌株,即使它们彼此亲缘关系密切——这在传统方法中难以实现。长读长测序还能捕获短读长技术无法检测的大片段插入、缺失、质粒传递及甲基化模式,从而研究菌株在定植后对新宿主环境的适应机制。
方刚补充道:"这些发现使我们更接近微生物组的精准医疗。如今我们能够大规模、长时间可靠追踪益生菌,并重要的是理解受体中菌株适应过程涉及的基因突变——这是设计出既有效又一致的治疗方法的关键一步。"
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