我們可能不會(huì)經(jīng)?？紤]它，但是我們的腸道是一個(gè)復(fù)雜的微生物生態(tài)系統(tǒng)的所在地，在我們的運(yùn)作方式中起著至關(guān)重要的作用。該系統(tǒng)非常精密-一個(gè)小的變化會(huì)導(dǎo)致微生物組發(fā)生重大變化，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。當(dāng)一個(gè)人服用抗生素時(shí)，它可以消滅多種細(xì)菌，并將這種微妙的平衡甩開。艱難梭狀芽胞桿菌是常見的病原體，其定居在破壞的腸道菌群上。糞便微生物菌群移植(FMT)是一種成功的治療艱難梭菌的方法，其中將健康供體的糞便移植到受體的結(jié)腸中。感染(rCDI)。在最近發(fā)表的一項(xiàng)研究中，布萊根婦女醫(yī)院的研究人員探索了細(xì)菌物種的動(dòng)力學(xué)如何影響FMT治療rCDI的成功。在《自然通訊》中，該團(tuán)隊(duì)提出了一種算法，用于為因rCDI而導(dǎo)致腸道菌群不健康的患者設(shè)計(jì)個(gè)性化的益生菌雞尾酒。

“設(shè)計(jì)益生菌雞尾酒具有挑戰(zhàn)性，”百翰姆醫(yī)學(xué)系助理教授劉陽宇博士說。“ 雞尾酒中的所有物種在一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中相互作用。當(dāng)我們觀察一種直接抑制艱難梭菌生長(zhǎng)的物種時(shí)，我們還必須確保其不會(huì)通過與其他物種的相互作用而間接促進(jìn)艱難梭菌的生長(zhǎng)。雞尾酒中的種類。”

艱難梭菌通過糞便-口途徑傳播(衛(wèi)生條件差或食物或水的污染)，并在世界范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)。盡管艱難梭菌通常不會(huì)在健康的結(jié)腸中定植，但它可以在因抗生素而破裂的腸道中不受抑制地生長(zhǎng)。rCDI對(duì)標(biāo)準(zhǔn)抗生素?zé)o反應(yīng)，因此可在患者中復(fù)發(fā)，每次都會(huì)增加風(fēng)險(xiǎn)。事實(shí)證明，F(xiàn)MT可以治愈約80%對(duì)抗生素?zé)o反應(yīng)的rCDI病例。

研究人員首先對(duì)微生物群落進(jìn)行建模，然后模擬FMT處理rCDI的過程。接下來，他們估計(jì)了FMT在恢復(fù)接受者健康的腸道菌群方面的效果如何。然后，該團(tuán)隊(duì)分析了來自小鼠模型和人類患者的真實(shí)數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證模型。

理論模型幫助團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)了哪些因素決定了FMT的功效。他們了解到，隨著感染者腸道微生物組物種多樣性的增加，F(xiàn)MT的功效會(huì)降低。該團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一種優(yōu)化算法來設(shè)計(jì)個(gè)性化的益生菌雞尾酒，以幫助患有rCDI的個(gè)體。該算法基于生態(tài)理論，該理論設(shè)計(jì)了一種具有最少細(xì)菌物種數(shù)量的雞尾酒，同時(shí)牢記物種的復(fù)雜生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。個(gè)性化的益生菌雞尾酒所含物種是艱難梭菌的有效抑制劑，可以向患有rCDI的患者服用，以恢復(fù)其腸道菌群。

Liu說：“我們現(xiàn)在對(duì)FMT有了生態(tài)學(xué)的了解-它為什么起作用以及為何有時(shí)對(duì)于rCDI失敗。” “我們可以繼續(xù)前進(jìn)，以更好地了解FMT的功效，以及如何將其用于治療與微生物群破壞有關(guān)的其他疾病，例如IBD，自閉癥和肥胖癥。”