研究人员发现了一种微生物群落微生物，可以抑制艰难梭菌感染，表明细菌可以用作针对反复感染的靶向疗法。
人体微生物群落微生物组中的细菌维持着微妙的平衡，其中有益细菌控制潜在有害微生物。抗生素治疗会破坏这种平衡，使艰难梭菌等病原体得以肆虐，导致腹泻、腹痛和结肠炎。1 抗生素还会耗尽健康的微生物组，从而为再次感染铺平道路。一次感染复发会增加多次再感染的风险。2
在过去的十年中，研究人员已经证明，从健康供体移植粪便物质可以预防艰难梭菌的反复感染。3 但是，该程序并非没有风险。
“在某种程度上，粪便移植就像去药房，他们从货架上取一点东西放在一起做成一颗药丸，假设其中某些东西可能会有帮助，”宾夕法尼亚州立大学的生物化学家和分子生物学家乔丹·比桑兹在一份新闻稿中说。“但我们并不完全知道里面有什么。”
现在，在《细胞宿主与微生物》杂志上发表的研究中，比桑兹和他的同事确定了哪些微生物群落细菌可以抑制艰难梭菌感染，为基于益生菌的策略奠定了基础，作为抗生素和粪便微生物群移植的替代方案。4
比桑兹和他的团队首先研究了艰难梭菌的“朋友”，即与其共存的微生物，以及其“敌人”，可能抑制这种细菌的微生物。他们对先前发表的研究进行了元分析，这些研究包含了有关人们体内艰难梭菌负荷的数据以及微生物群落微生物组测序数据。借助机器学习，他们确定了25种与艰难梭菌共存的细菌菌株，以及37种与其存在负相关的菌株。
然后，研究人员通过共同培养这37种与艰难梭菌负相关的菌株，创建了一个细菌群落。用这种合成版本的粪便微生物群移植（sFMT）处理艰难梭菌培养物，减少了其生长。当研究人员将接受sFMT的小鼠暴露于艰难梭菌时，与接受无菌介质的对照小鼠相比，这些动物体重减轻和毒素含量显著减少。
为了研究sFMT是否能保护小鼠免受抗生素引起的艰难梭菌再感染，研究人员用抗生素处理小鼠，使其感染艰难梭菌，然后再用另一种抗生素处理，最后进行sFMT。与对照组相比，接受sFMT的小鼠感染复发延迟且疾病严重程度降低。
研究人员试图确定sFMT抑制艰难梭菌的途径。与接受人源粪便微生物群的小鼠相比，接受sFMT的小鼠体内5-氨基戊酸水平较高，这是一种由某些微生物发酵脯氨酸产生的代谢物，而脯氨酸对艰难梭菌的生长和毒性至关重要。5 与此一致的是，研究人员观察到接受sFMT的小鼠体内脯氨酸水平降低。
从sFMT中去除已知的脯氨酸发酵菌株后，sFMT对艰难梭菌感染的保护作用消失，小鼠出现了严重的疾病症状，证实了sFMT通过脯氨酸清除抑制艰难梭菌的作用。研究人员发现，合成微生物群落中大部分脯氨酸发酵菌株是厌氧消化链球菌（Peptostreptococcus anaerobius）。
暴露于艰难梭菌并接受厌氧消化链球菌处理的小鼠疾病严重程度降低，效果与接受人源粪便微生物群移植的小鼠相似，表明单个细菌可以帮助治疗艰难梭菌感染。由于厌氧消化链球菌是一种机会性病原体，研究人员指出，可以探索具有类似特征的其他微生物作为潜在治疗方法。
“我们的想法是利用我们对基本微生物组科学的理解，将其转化为精准疗法，借鉴粪便移植的经验，但不需要实际进行粪便移植，”比桑兹说。“目标是开发这些微生物作为靶向药物和疗法。”
参考文献
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