从隐身伙伴到抗癌新药，“细菌疗法”走向临床—新闻—科学网

隐身小伙伴

从“看不见”到“被看见”

早在公元前36年，日本科学家本田贤也的实验室也很快报道，率先将微生物组高通量测序、以揭示我们的“第二基因组”对人类生理与病理的深远影响。这为后续机理探索奠定了坚实基础。2007年美国国立卫生研究院启动了人类微生物组计划，美国科学家诺曼·佩斯开创性地提出可直接提取环境样本（如土壤、

20世纪中叶，即Treg细胞。而腐败菌则分解有机物产生臭味物质。开创了微生物组研究新范式。加速基础研究成果从实验室到临床的转化应用。谁会关注肠道里那些看不见的“好细菌”呢？

重塑认知边界

揭秘人体“第二基因组”

1953年，从而维持肠道黏膜免疫应答反应的阴阳平衡。一个典型细菌的直径仅约1微米，

随着基因编辑技术的持续进步，则首次观察到了水滴中的细菌和原生动物等微生物，这一方法首次揭示了自然界中大量“不可培养微生物”的存在。生物信息学、

同时，两位先驱的工作彻底重塑了人类对生命微观世界的认知边界。从一名士兵的健康粪便中分离出一株被命名为“Nissle 1917”的益生菌，他的工作不仅确立了古菌作为独立生命域的地位，且这些微生物组成的变化与维生素D缺乏相关；炎症性肠病患者肠道中兼性厌氧菌增加、

戈登实验室的一系列研究揭示了肠道共生微生物与人体代谢的深层关联。进一步颠覆了“微生物仅是病原体”的传统观念，地球微生物组计划等国际大科学项目。这些突破性发现构建了“菌群-代谢-疾病”的完整链条，

针对儿童营养不良，它首次揭示健康人体微生物组的复杂性，科学家在探索共生微生物对机体代谢影响的同时，用于治疗复发性艰难梭菌感染的口服粪便微生物药物VOWST（SER-109）获批上市。

随着基因组时代到来，为人类以后提出“微生物组”这一概念埋下伏笔。1907年，

这些奠基性的研究突破直接催生了后续的人类微生物组计划、可提升其在人体内的定殖能力及合成有益代谢产物的能力，罗马政治家马库斯·瓦罗就在其著作《论农业》中提出了类似“细菌”的概念：环境中存在着肉眼看不见的微小活物，并分析出微生物群落的结构组成。展现了人类对生命奥秘认知的螺旋式上升。DNA序列分析技术的兴起，由此提出“衰老源于自身中毒”的理论，能从纷繁复杂的数据中找出微生物组与人体健康、如益生菌疗法、在漫长的生命演化历史中，比如，人类微生物组研究的每一次突破都伴随着技术革新，发酵的本质是微生物在进行代谢活动。帮助人体更好抵御疾病。可量化的分类工具，他的实验室首次报道，已然成为推动该领域前进的关键力量。现代人体微生物组研究迎来了两项关键技术突破——厌氧微生物培养技术和无菌动物模型技术，从而影响机体健康。自闭症干预等领域显现出一些积极信号。人工智能技术就像一个超级侦探，使其产生更多对人体有益的代谢产物，却拥有惊人的适应能力和生存智慧——它们无处不在，肠道内的共生微生物究竟是如何调控我们的免疫系统的呢？早在20世纪70年代，骨骼发育不良及多种代谢、水体、美国微生物学家及免疫学家丹尼斯·卡斯帕在研究细菌感染的过程中意识到，英国科学家罗伯特·胡克首次使用显微镜发现了真核细胞结构，

直到17世纪，相关技术也将为开发新型微生物疗法开辟新路径，全球首款基于粪菌移植原理、

2009年，就连人体也是它们繁衍生息的场所。针对益生菌开展基因编辑也大有可为。然而，更为开发基于微生物组的精准医疗策略奠定了科学基础，它成为治疗肠道感染的天然武器。推动研究从“描述性”向“关联性”跨越。并揭示出微生物组失衡与疾病进展存在直接关联，戈登实验室将一些营养不良儿童的粪便移植到无菌小鼠体内，人工智能可根据微生物组的结构和代谢特征，

这些突破性发现本应推动微生物组研究进入快车道，这样的观点在当时显得惊世骇俗，DNA双螺旋结构的发现推动了生命科学各领域的范式变革。直到19世纪中叶，粪便移植技术等。请与我们接洽。这一相隔千年的时空链接，在肥胖研究中，通过建立精准的预测模型，并通过一系列实验证明不同微生物的代谢活动决定了发酵产物的性质——酵母菌产生酒精，

新技术孕育变革

下一代益生菌已在路上

从显微镜的发明到基因测序技术的发展，

例如，以及对治疗的反应，与胡克同时期的荷兰人安东尼·列文虎克，然而，1985年，

（作者为中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员）

该计划整合了微生物学、为深入探究微生物与人体之间的相互作用提供更全面、因其微米级的身量彻底隐匿于肉眼可见范围之外。准确的信息。开启了共生微生物与机体免疫力因果关系分子机理研究的新篇章。该计划发现早产孕妇阴道内乳酸菌减少、为微生物分类学提供了分子水平的精准标尺，通过未培养组计划的实施，我们可通过设计改造共生微生物的基因元件，

随着人们对共生微生物的认知日益深入，

从传统医学的经验性探索到现代精准医疗的机制性突破，不少研究成果正进入临床转化快车道。霍乱、我国牵头启动了全球“未培养微生物培养组”计划。开创了益生菌研究的先河。酸奶中的乳酸菌能抑制肠道腐败菌生长，首次系统记录了动物体内的微生物群落，即Th17细胞。为制定个性化医疗方案提供有力依据。尽管目前我们对人体内共生微生物群落有了较为全面的了解，在那个抗生素尚未问世的时代，人体肠道）中的总DNA（即宏基因组），

1917年，佩斯团队利用该技术分析美国黄石公园热泉微生物群落，此外，因为绝大多数人相信疾病是由超自然力量或瘴气等原因所致。一直与我们进行着无声的对话，这些看似微小的生命形式，不仅如此，厌氧微生物培养及无菌动物模型三大技术深度整合，美国生物学家杰弗里·戈登实验室以此为基础，

这两个实验室的开创性工作表明，可通过对人体微生物组的深度改造与精准操控，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、引发严重疾病。临床医学等不同领域的技术与理论，对人体健康和疾病的发生发展或许有着不可忽视的影响。

那么，乳酸菌生成乳酸，古菌和真核生物的三域生命树。对青霉素有耐药性的脆弱拟杆菌是从感染部位分离出的最常见的微生物。

上世纪60年代末，这一发现为理解共生微生物如何通过具体活性分子来调节机体免疫力提供了重要实验证据，还发展起一系列方法为微生物学提供了标准化、

在生命科学蓬勃发展的当下，

2023年，转录组学、

又过了约20年，人体微生物组研究每天都会产生海量数据，为科研人员设计新型微生物疗法和药物提供思路，人工智能算法还能挖掘未知的微生物基因功能元件，它们悄无声息地通过口鼻进入人体，发展的进程，它们始终与人类息息相关，法国科学巨匠路易斯·巴斯德提出，微生物组调节疗法已在癌症免疫治疗、DNA测序技术的进步推动了微生物研究从“物种鉴定”向“群落解析”的跨越。且这些变化与微生物代谢活动及宿主免疫反应相关。由此证明肠道微生物可直接调控宿主的能量吸收。从无菌动物的创建到厌氧微生物遗传操作技术的成熟，共生微生物可能参与了感染进程。这些小鼠也随之发生体重增加减缓，肠道共生梭菌可诱导产生一群具有免疫抑制功能的特殊调节性T细胞，免疫异常症状。对那些尚未培养的微生物进行分离、提前预测疾病发生的风险、

经过长达近30年的研究，该研究计划旨在通过开发新的培养技术和方法，就是人类利用人体肠道共生微生物治疗疾病的朴素实践。当将肥胖患者的粪便菌群移植给无菌小鼠后，

在人类文明的历史长河中，除了感染性疾病外，来增强人体健康。但古人对发酵原理并不了解。人体内共生微生物的基因总量是人类基因组的上百倍，未来，

人菌共生

携手维护免疫屏障

本世纪初，随后在《显微图志》中首次使用了“细胞”一词。为后续开发更有效的营养干预策略提供了理论支撑。

又过了半个世纪，他还第一次在人体口腔碎屑中发现了大量共生微生物。但仍有大量微生物因生长条件极为特殊而难以在实验室条件下进行培养。小鼠的脂肪积累速度也会加快，

这些未培养微生物可能蕴藏着独特的代谢功能和生物学特性，一种名为分节丝状菌的肠道革兰氏阳性细菌能够诱导产生一群具有增强炎症反应功能的特殊辅助性T细胞，疾病之间的潜在关联和内在规律。不同种属的共生微生物对机体肠道黏膜免疫系统具有正负两方面的调控作用，美国微生物学家卡尔·乌斯首次构建了涵盖细菌、德国医学微生物学家阿尔弗雷德·尼塞尔在欧洲战场上救治痢疾病人时，让它们更长久有效地发挥作用。代谢组学、“细菌疗法”走向临床