肠道菌群+计算机：定制你的健康食谱与治疗方案

人类发育，微生物帮了什么忙？

3.Thaiss CA et al. 2016. The microbiome and innate immunity.Nature 535， 65–74.

2015年，Elinav教授和Segal教授一篇发表在《细胞》杂志的文章显示，通过个性化饮食可以精确控制血糖，他们已经将这项技术授权给一家名为DayTwo的公司，并且二人都作为公司的成员专门提供基于微生物的个性化营养服务。他们是人体微生物领域内产学研结合，再转化为实际应用的范例。

来自美国加州大学戴维斯分校的Andreas B？umler教授主要关注病原菌的感染、抗生素的使用和肠道微生物的关系。6月，他们刚在《自然》杂志上发表关于抗生素引起肠道微生物改变机制的研究，解释了服用抗生素如何改变肠道菌群，增加沙门氏菌等病原菌生长的营养物的可获得性。

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今年，《科学》和《自然》两大顶级学术刊物相继以专刊的形式介绍肠道菌群的最新研究进展，足以说明目前肠道微生物研究领域的火热程度。本月，《自然·肠道微生物专刊》发表了5篇综述和1篇观点文章的系列文章，重点关注肠道菌群与健康和疾病的关系。从受精卵到胚胎发育成熟，人们以往只关注自身细胞和器官的发育过程，并没有意识到人体微生物在整个发育过程中的重要作用。它们不仅与我们的发育密切相关，而且还会影响先天和后天免疫系统。在不久的未来，也许依据计算机给出的饮食方案，不仅能维持人体的健康，同时也能维持肠道微生物的健康，甚至借助计算机算法辅助的肠道微生物研究，可以为我们提供个性化、精准的诊治方案。

2016生物标志物研讨会

微生物研究可用于疾病的精准诊疗

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研究人类微生物群体功能特性的实验流程，图片来自Nature(Mark R. C. et al.， 2016)

饮食是影响肠道微生物组成的最重要因素。来自斯坦福大学医学院的贾斯汀·索恩伯格（Justin Sonnenburg）教授和来自瑞典哥德堡大学的Fredrik B？ckhed教授，撰文分析了肠道微生物与饮食如何相互作用，从而影响生理代谢。

先天免疫系统是人体本身具有的免疫防御体系，包括一系列的免疫细胞（主要是各类白细胞）和相应的信号传递机制。它们时刻待命，一旦发现有病菌侵入即刻开始行动，通过非特异的方式识别和防御感染源。

DNA测序、蛋白质组学和代谢组学，计算工具的快速发展使得我们对微生物组及其与疾病之间的联系了解得越来越多，特别是时间序列研究以及多分子的视角促进了微生物基因组关联分析的发展。早期的研究结果虽然显示了微生物基因组关联分析的有效结果，但是其临床试验申请还没有被批准。由于微生物和宿主之间存在复杂的关系，记录和整合宿主的饮食、化学和健康状态，以及确定研究需要的动态变化的观测频率，对开展基于微生物的精准诊断和治疗来说具有重要意义。

多种涉及微生物-先天免疫系统的相互影响的疾病，图片来自Nature (Christoph A.T. et al.， 2016)

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他们在文中提出了调节肠道微生物来促进人体健康的研究策略。饮食调节肠道菌群是一种“安全”的干预方法，结合多组学的数据和临床数据，采用机器学习等数据处理算法，可分析食物对肠道微生物的具体影响，从而有助于预测不同饮食干预在不同人体内的反应。在独立队列研究中对这些预测的结果进行验证后，就可以将上述研究结果形成个性化的饮食和营养干预方案，从而实现精准干预，改善人体健康。基于此，精准营养就指日可待，在未来决定我们每天吃什么的可能是计算机，依据计算机给出的饮食方案，就能够维持肠道微生物和人体的健康。

参考文献