肠道菌群+计算机：定制你的健康食谱与治疗方案(2)

骨髓细胞是人体内重要的具有造血和免疫系统恢复功能的细胞。微生物能够影响多种器官中骨髓细胞的发育，要是没有微生物及其代谢产物，骨髓细胞的发育就会受到影响，例如系统性的细菌感染。虽然人体的先天免疫系统受肠道微生物影响，但是它也不是逆来顺受的“受气包”，先天免疫系统也会有选择地调节肠道微生物的组成和代谢。事实上，能够调节先天免疫系统的肠道微生物也有选择性，并不是肠道里的微生物都有此功能。

微生物介导的Th17细胞和自身免疫，图片来自Nature (Kenya Honda. et al.， 2016)

微生物与先天免疫系统

因而有研究认为，未来的优生优育可能需要依据人体微生物的发育过程来制定相应的疾病预防和治疗策略。

先天免疫系统中的造血和非造血细胞分布在宿主–微生物交互的表面，具有感知微生物或它们的代谢产物的能力，可将这些信号转化为宿主的生理反应以及对微生物生态的调节。如果先天免疫系统和肠道菌群之间的信号转导过程出现了异常，就可能导致多种疾病。

5.B？umler AJ， Sperandio V. 2016. Interactions between the microbiota and pathogenic bacteria in the gut.Nature 535， 85–93.

与此同时，戈登教授和他的同事提出了从微生物视角来看待人类的生物学发育的过程。由于生活方式和疾病模式正在全球范围急剧变化，为此，他们还呼吁大家一起建立“人类微生物观测站”（Human microbial observatories），即从人类学的范畴研究不同种族的儿童体内微生物群落的发育过程。不得不说，这样具有全球视野的提议意义重大，期待早日开展。

他进一步表示，与获得性免疫比较清晰的相互作用机制相比，现在还不清楚哪些细菌、效应分子和分子机制参与了微生物对先天免疫细胞的调节。因此，在制定相关疾病的治疗方案时，需要充分考虑饮食、益生菌、药物等能够影响微生物组成的因素，它们都能直接或间接对先天免疫系统产生影响。

在这篇文章中，作者还提出了大量具体的原则和建议，并且提出了一个叫做微生物全球定位系统的设想，希望能够把全球不同地区、不同种族、不同饮食和生活习惯的人群进行详细区分，然后根据他们体内微生物，提供个性化的、精准的诊治方案。

1.Charbonneau MR et al.2016. A microbial perspective of human developmental biology.Nature 535， 48–55.

会议时间：2016.09.09-2016.09.10     会议地点：上海

肠道微生物对病原菌的抵抗

饮食和肠道微生物的相互作用，产生短链脂肪酸的过程，图片来自Nature (Justin L. S. et al.， 2016)

近年来的研究显示，微生物的改变可导致对病原菌产生耐药性或促进病原菌感染。其中，抗生素能对肠道菌群产生深远影响，不仅改变肠道的营养状态，还可能导致致病菌的增殖。实际上，病原菌可以利用肠道微生物产生的碳和氮作为营养来源和调节信号以促进其自身的生长和发挥毒力。通过引发炎症，这些细菌能够改变肠道环境，并使用独特的系统来推动自身的增殖。

虽然肠道上皮细胞并不是先天免疫系统的成员，但是在它的表面附着了大量先天免疫系统的各种受体。先天免疫系统对肠道微生物的识别就发生在肠道上皮细胞上。肠壁细胞实际上是把肠道微生物信号传递给宿主的交互界面，包括粘膜、抗菌肽和细胞代谢的动态调节。

你以为你是自己的主人？No！科学家说，细菌不一定答应呢。

抗生素对肠道微生物和病原菌的影响，图片来自Nature (Andreas J. B. et al.， 2016)

Knight教授实验室致力于使用和发展最先进的计算和实验技术，来解答一些基本生物学问题，包括生物分子的组成，不同生态系统基因组和菌群，包括复杂的人体微生物生态系统的进化过程。他们实验室做了很多开放订阅和访问的科学模型，提供免费、开放源码的软件工具和公开所有可用的协议和数据，以提高大众了解微生物生态的兴趣，并进一步努力促使公众更积极地参与科学研究。目前，世界各地分析微生物测序数据最常用的免费开源软件QIIME就是来自Knight教授实验室。此外他还主持了一个“American Gut”项目，旨在让美国大众了解自己的肠道微生物组成。（生物谷Bioon.com）

日本理化研究所（RIKEN）肠道稳态实验室负责人Kenya Honda和纽约大学教授Dan Littman教授是研究免疫系统和肠道微生物关系的专家，他们介绍了黏膜上特定位置分布的免疫系统T细胞和B细胞的表型和功能受微生物影响。这些细胞在抑制对无害抗原的响应、加强肠黏膜屏障功能完整性和维持免疫系统的平衡中发挥重要作用。反之，肠道菌群失衡也可引起多种免疫系统疾病。这种可区分稳态，病原微生物和宿主之间的相互作用机制研究，有助于发现预防或调节炎症性疾病和提高肿瘤免疫治疗的疗效。

4月29日，《科学》（Science）杂志发表肠道菌群系列研究专刊。7月7日，《自然》（Nature）杂志再发力，出版肠道微生物专刊。两家顶级期刊在相互竞争在这一领域的影响力和关注度。

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重量级人物往往都会被用来压轴。这组文章的最后一篇出自去年刚被加利福尼亚大学圣迭戈分校挖走的Rob Knight教授。他是微生态研究领域的大牛，不仅生物信息做得好，还积极鼓励大众参与科研并非常热衷于科普。