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在这个年龄的微生物,请求一个最经常听到的是“这个疾病的生物标志物是什么?”的世界里“一刀切”的解决方案,和一个框架pathogen-one疾病调查,大多数医生,临床医疗专业人士,和医疗实业家只想punchline-what是细菌导致疾病?这种方法的问题是,它仍然是一个挑战,完全理解给定微生物是否诱发影响给定的条件,或确定关联是否有相关性以外的一个给定的案例研究。与monomicrobial疾病科赫法则可以应用,微生物生态学之间的交互的身体,和健康和疾病极其复杂,导致生物有机体的比率分析的模糊概念和系统组织与一个特定的条件。在他们最近的报告中,Vandeputte等1寻求确定gut-transit时间影响微生物群落配置文件在凳子上,和通过什么机制发生这种情况,考虑是否这种影响可能影响临床研究。
临床医生和微生物研究人员继续斗争的微妙的平衡之间存在阐明疾病的发病机理和定义特定生物的作用,或一组生物在这个过程。这可能是一个滑坡;一方面,我们希望microbiome-based诊断和歧视生物标志物。自然,这种方法的承诺是我们能够分析病人的微生物,最有可能从凳子上,并相应地调整治疗。尽管大型制药公司已经做好准备,能够投资于这种方法,他们仍然执着于小说的范式成分的药物,达到一个目标提供最“回报”。然而,微生物的问题是他们的可塑性。我们需要确定问题的微生物在不同条件下以相同的方式做出了回应。这已经被证明是最困难的部分。不是每个人都有耐甲氧西林金黄色葡萄球菌生病了,2同样,自己的同桌的肠道微生物群的成员在适当的条件下可以致命。3,4因此,药物靶点,当涉及到微生物,是真正的移动目标。微生物财团开始作为一个异构人口和当地条件选择,或转化为致病表型。一旦微生物或微生物群落对药物靶点在体外分离和筛选,它可能不会表达目标体内最重要的条件。诡计就在于此。
Vandeputte等1强调的重要性理解渡越时间通过评估时肠道微生物的个体。人类生活的几乎所有方面可能会有一些影响肠道微生物群落配置文件。你长大的地方,不管你是在一个农场或一个城市,你在哪里工作,你生活在你的饮食,娱乐和临床药物使用,活动水平,免疫和炎症状态,疾病历史之前,等等,都能产生深远影响的成分和结构的细菌生活在你作为一个成年人。生态系统可以摄动,导致现在深刻变化的成分和功能保持稳定的微生物群落。老鼠最近的证据表明,微生物群落结构变化经历了重大变化食物的时间交货,5所以“流量”的材料通过肠道微生物结构也会影响。微生物群落配置文件很可能影响增长率和能力坚持肠道粘膜层不同的类群。6
减少运输时间的选择压力影响的生态系统。微生物有机体可以分割成r-selected和k-selected类型,描述环境压力选择了速生活策略类物种的特征。显著降低运输时间可能导致更多r-selected生物营养时能够快速增长可在不稳定的生态系统,而k-selected生物强劲的竞争对手在拥挤,更稳定的生态位。在Vandeputte的研究中,Ruminococcaceae和拟杆菌分类组显示增长潜力增加了渡越时间的增加,但水样粪便是由拟杆菌,不是Ruminococcaceae,表明拟杆菌r-selected生物能够快速繁殖的腹泻的不稳定的生态系统。有趣的是,普氏菌显示增长潜力和运输时间之间没有显著相关性,而他们更丰富在凳子上缓慢的渡越时间,这又是一个弱关系。这表明普氏菌可能通过增强依恋策略来避免被冲毁期间高无常。事实上,Vandeputte普氏菌和他的同事们假设,结合胶原蛋白和粘蛋白降解的能力7,8可能是一个有价值的机制来帮助它在一个不稳定的生态系统维持高相对丰富。
我们如何使用这些信息来确定疾病的生物标志物和潜在的设计更有效的治疗?嗯,首先,它是必要的了解尽可能多的关于病人来确定给定的微生物的生态关联概要文件。因为大多数微生物组测序分析是基于相对丰度的估计,同一个人可以显示戏剧性的变化在他们的微生物资料根据他们的饮食,抗生素的使用或胃肠道中转时间。因此,如果您发现病人丰富拟杆菌,并与微生物的大型数据库配置文件(例如,美国肠道;http://www.americangut.org),观察与特定疾病相关,你将不得不决定是否观察到的相关性实际上是一个真正的相关性疾病过程或仅仅是一个病人的生理功能或环境上下文。这有很大的可能性混淆microbiome-based诊断。最后,考虑一个生物体的能力抵抗被刷新的胃肠道因快速增长或依从性策略可能是有用的在决定治疗方法(即益生菌,antivirulence代理等)。通过检查粪便样本纵向,患者体验转运时间的变化,可以确定不同的细菌的机制发展专业化的细分领域,如何维持他们的人口密度以及它们如何形成稳定或不稳定的社区。考虑所有这些可能性可能导致更多的全球生态系统工程方法的肠道微生物可能会防止腹泻,总是当使用强大的发展需要和广谱抗生素治疗严重感染。
肠道微生物组是一个复杂的生态系统,每一个因素的研究,探讨了影响其结构和功能找到无数的混杂因素。通过时间研究这些影响,在患者人群,将深刻地影响我们的理解生态稳定性和弹性的环境,并帮助我们开发更有效的治疗方法和治疗策略来处理复杂的个体患者的疾病状态。
脚注
推特跟着杰克吉尔伯特@gilbertjacka
相互竞争的利益没有宣布。
出处和同行评议委托;内部同行评议。