当口服药物到达肠道时，它们会遇到多种多样的微生物。在这里，微生物可以通过隔离或修饰药物来改变其效力。同时，这些药物本身也可以影响肠道微生物组的组成，即使它们并非旨在杀死细菌。萨雷拉·加西亚-桑塔玛丽亚（Sarela Garcia-Santamarina）是该研究的主要作者，她在里斯本诺瓦大学（NOVA University Lisbon）研究金属-微生物相互作用。这项研究的动机基本上是为了了解单培养分析与群落分析之间的差异有多大。
在这项研究中，研究团队创建了一个包含32种肠道微生物组物种的合成微生物群落。研究人员测试了30种药物在三种不同浓度下对群落和单一物种的影响。这些药物包括21种针对人体过程的药物和9种抗生素。通过16S rRNA测序，他们确定了药物暴露后每种物种的相对丰度。
研究人员寻找了三种可能的结果：群落与单培养之间物种生长没有差异、群落中物种丰度低于单培养（交叉敏感化）、或群落中物种丰度高于单培养（交叉保护）。超过四分之一的细菌-药物组合导致了微生物物种之间的群落行为。“我们发现最多的是一种行为，即细菌相互保护，它们真的像一个群落一样行动，”加西亚-桑塔玛丽亚说。“当压力稍高时，它们开始变得有点自私，”她补充道。
加西亚-桑塔玛丽亚及其同事随后开始寻找这些群落行为背后的原因。一种可能性是某些细菌通过修饰或积累药物来保护其他敏感细菌。为了验证这一假设，科学家们使用液相色谱-质谱法测量了整个合成微生物群落或仅上清液中的药物浓度。如果细菌修饰了药物，研究人员会在整个群落中检测到较少的药物。但如果细菌将药物积累在体内，则上清液中的药物会减少。总体而言，他们发现细菌在转化药物时更倾向于保护其他细菌，而不是积累药物。然而，也存在未知机制。例如，没有微生物积累或转化非甾体雌激素双烯雌酚，但一半在单培养中对双烯雌酚敏感的物种在群落中生长。
堪萨斯大学微生物学家卡埃塔诺·安图内斯（Caetano Antunes）指出研究非抗生素药物对微生物组的影响的重要性。“我们服用了很多其他药物，据我们所知，它们没有抗菌活性，”他说。“但它们仍然可能对微生物组产生重大影响，其中一些可能实际上具有抗菌活性，尽管它们不是用作抗菌剂的。”安图内斯补充道：“微生物组中的某些成分可以保护或使其他成分对药物敏感，这绝对是这篇论文的主要贡献。”
加西亚-桑塔玛丽亚现在正在跟进研究中使用的代谢药物，以了解其背后的交叉保护和交叉敏感化的机制。她希望进一步研究这些群落行为如何影响动物模型中的药物疗效。但要完全理解这些群落行为在人类肠道中的作用还有很长的路要走。“将其外推到临床环境中是很复杂的，”加西亚-桑塔玛丽亚说。但她补充道：“重要的是要意识到，在药物开发中，忽视微生物组已不再是可行的选择。”
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