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肠道微生物测序,你准备好了吗?

成人肠道内生存着约 100 万亿微生物,加在一起有足球大小,它们与人是共生关系。因此,人不仅是一个“人”,也是与共生微生物组成的微环境。

人与肠道微生物是有关利害关系的双方,一方的健康状态会影响另外一方。许多研究表明,一方面,人生病时,比如感冒发烧,或者更直接一些,有与肠道相关的疾病(结肠炎及炎症性肠病等等)时,肠道微生物群的组成就会发生很大的变化。患病期间饮食的变化以及抗生素的服用,也会加剧肠道微生物群组成的改变。这同时也表明,通过肠道微生物基因组的分析,可以检测人的某些健康状态。

基因组测序检测实践意义主要体现在三个方面:第一,某些肠道疾病检测往往要用到像肠镜这种侵入式手段,而肠道微生物的测序分析则不用。第二,肠道微生物测序的敏感性更高。比如,肠道有炎症和少量出血,就会造成 Fusobacterium 这种细菌的滋生。有针对性地检测其变化,可以在出血量很少的时候就发现。第三,肠道微生物测序的检测范围更广。对于全基因组测序而言,不仅能检测微生物的组成变化,而且可以根据序列分析,检测抗生素抗性基因的存在及丰度,有利于个性化针对性的医疗,既提高效率又能在一定程度上节省成本。

另一方面,肠道微生物的组成变化,特别是有害菌的滋生,也会反过来影响宿主的健康。因此,通过某些手段,比如饮食、调整肠道微生物的组成,也可以间接调整宿主的健康状态。肠道微生物以分解人不能消化的成分生存,因此人吃什么,就在一定程度上决定了肠道微生物群的分布和丰度。青菜和杂食中含有许多不易消化的纤维,适量的食用这些既有益肠道微生物的多样化,也可预防糖尿病和肥胖。肉类,特别是所谓的红肉,虽然能提供丰富的蛋白质,但多食的害处也是多方面的:第一,容易造成热量过剩。这不仅因为肉本身的热量就很多,不能被人消化的部分含有的脂肪也相对较多,被肠道微生物分解后产生的大量能量也都由宿主吸收。第二,动物饲养过程中往往使用很多抗生素,已经有研究证明后者的使用会引起动物和人的肥胖。

直接干预肠道微生物的组成,比如通过所谓的粪便植入手术,是近年来兴起的新型医疗方式之一。顾名思义,就是将健康人的粪便通过手术植入到病人肠道内,以达到改善受者肠道微生物环境,进而改善受着健康的目的。这种方式虽然听起来很恶心很离谱,但国外已有不少成功的案例。只是,在什么情况下需要实施此种疗法,粪便提供者如何筛选,又如何与受者配型,目前还没统一的标准。

除此之外,肠道微生物基因组测序也开始了商业化的试水了;目前国外有不少提供相关服务的公司或者机构。其流程通常是这样的:用户网上订购并付款,公司 / 机构邮寄收集样品所需用具和指南,用户按指南收集样品(通常是排便后从卫生纸上用棉签刮取)并回寄给公司,公司进行测序、分析并将结果告知用户。测序的方式通常有全基因组测序和 16S 测序两种。后者的费用通常比前者要低很多。用户得到的结果则通常包含以下内容:用户肠道微生物的种类及丰度(占总体的百分比),以及与机构数据库其它用户的比较。

据笔者了解,目前欧德国市场的 My.microbe 和美国市场的 American gut 及 uBiome 等都提供肠道基因测序服务。My.microbe 依托于欧洲分子生物学实验室,也是最早提供肠道基因组测序的机构。它使用全基因组测序,因此费用也是最贵的,约 800 欧元(5000 多人民币)。后两家则使用 16S 测序,费用在 100 美元以下(约合 600 元人民币左右)。American gut 在英国也提供测序服务,其名称也相应改为 British Gut。My.microbe 和 American gut 都是非盈利性的。uBiome 则是一家商业公司,而且是一家运作的很不错的公司;据公司页面介绍,uBiome 分别于 2014 年 6 月和 8 月收到共 450 万美元的资金支持。这意味着,至少在外国投资人眼中,肠道基因组测序的商业“钱”景还是很光明的。

由于西方管理机构对基因组测序在医疗领域应用态度谨慎,这些公司和大多测序公司一样,都在网站或用户说明文档内明确表示:只反馈给用户结果,不提供疾病诊断服务。但从结果本身,以及与其它用户或标准健康对照组的肠道微生物群组成的比较,用户就能得到许多与自身健康有用的信息。比如,如果与其它健康用户相差较大,就意味着就可能有健康隐患。肉食者与素食者的肠道微生物组成都各有特点,用户可根据自身的结果自行调整饮食结构。此外,肠道炎症与出血等状况都会引发某些微生物的增加(比如上面提到的 Fusobacterium);如果用户出现了对应的情况,那就需要进一步检查了。

这里需要提到的一点,标准健康对照组人群肠道微生物群组成一般因国家地域而不同。因此不能拿欧美人的标准来衡量我们,也不能用北方人衡量南方人。这就意味着,建立我们自己的标准对照并研究其地域特征,是走向应用的第一步。

综上所述,虽然在医疗诊断方面有政策因素的限制,肠道微生物测序还是有许多现实用途的。等到将来政策全面放开之后,肠道微生物测序成为我们生活的必备,也不是没有可能的。


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    肠道微生物测序,你准备好了吗?

    成人肠道内生存着约 100 万亿微生物,加在一起有足球大小,它们与人是共生关系。因此,人不仅是一个“人”,也是与共生微生物组成的微环境。

    人与肠道微生物是有关利害关系的双方,一方的健康状态会影响另外一方。许多研究表明,一方面,人生病时,比如感冒发烧,或者更直接一些,有与肠道相关的疾病(结肠炎及炎症性肠病等等)时,肠道微生物群的组成就会发生很大的变化。患病期间饮食的变化以及抗生素的服用,也会加剧肠道微生物群组成的改变。这同时也表明,通过肠道微生物基因组的分析,可以检测人的某些健康状态。

    基因组测序检测实践意义主要体现在三个方面:第一,某些肠道疾病检测往往要用到像肠镜这种侵入式手段,而肠道微生物的测序分析则不用。第二,肠道微生物测序的敏感性更高。比如,肠道有炎症和少量出血,就会造成 Fusobacterium 这种细菌的滋生。有针对性地检测其变化,可以在出血量很少的时候就发现。第三,肠道微生物测序的检测范围更广。对于全基因组测序而言,不仅能检测微生物的组成变化,而且可以根据序列分析,检测抗生素抗性基因的存在及丰度,有利于个性化针对性的医疗,既提高效率又能在一定程度上节省成本。

    另一方面,肠道微生物的组成变化,特别是有害菌的滋生,也会反过来影响宿主的健康。因此,通过某些手段,比如饮食、调整肠道微生物的组成,也可以间接调整宿主的健康状态。肠道微生物以分解人不能消化的成分生存,因此人吃什么,就在一定程度上决定了肠道微生物群的分布和丰度。青菜和杂食中含有许多不易消化的纤维,适量的食用这些既有益肠道微生物的多样化,也可预防糖尿病和肥胖。肉类,特别是所谓的红肉,虽然能提供丰富的蛋白质,但多食的害处也是多方面的:第一,容易造成热量过剩。这不仅因为肉本身的热量就很多,不能被人消化的部分含有的脂肪也相对较多,被肠道微生物分解后产生的大量能量也都由宿主吸收。第二,动物饲养过程中往往使用很多抗生素,已经有研究证明后者的使用会引起动物和人的肥胖。

    直接干预肠道微生物的组成,比如通过所谓的粪便植入手术,是近年来兴起的新型医疗方式之一。顾名思义,就是将健康人的粪便通过手术植入到病人肠道内,以达到改善受者肠道微生物环境,进而改善受着健康的目的。这种方式虽然听起来很恶心很离谱,但国外已有不少成功的案例。只是,在什么情况下需要实施此种疗法,粪便提供者如何筛选,又如何与受者配型,目前还没统一的标准。

    除此之外,肠道微生物基因组测序也开始了商业化的试水了;目前国外有不少提供相关服务的公司或者机构。其流程通常是这样的:用户网上订购并付款,公司 / 机构邮寄收集样品所需用具和指南,用户按指南收集样品(通常是排便后从卫生纸上用棉签刮取)并回寄给公司,公司进行测序、分析并将结果告知用户。测序的方式通常有全基因组测序和 16S 测序两种。后者的费用通常比前者要低很多。用户得到的结果则通常包含以下内容:用户肠道微生物的种类及丰度(占总体的百分比),以及与机构数据库其它用户的比较。

    据笔者了解,目前欧德国市场的 My.microbe 和美国市场的 American gut 及 uBiome 等都提供肠道基因测序服务。My.microbe 依托于欧洲分子生物学实验室,也是最早提供肠道基因组测序的机构。它使用全基因组测序,因此费用也是最贵的,约 800 欧元(5000 多人民币)。后两家则使用 16S 测序,费用在 100 美元以下(约合 600 元人民币左右)。American gut 在英国也提供测序服务,其名称也相应改为 British Gut。My.microbe 和 American gut 都是非盈利性的。uBiome 则是一家商业公司,而且是一家运作的很不错的公司;据公司页面介绍,uBiome 分别于 2014 年 6 月和 8 月收到共 450 万美元的资金支持。这意味着,至少在外国投资人眼中,肠道基因组测序的商业“钱”景还是很光明的。

    由于西方管理机构对基因组测序在医疗领域应用态度谨慎,这些公司和大多测序公司一样,都在网站或用户说明文档内明确表示:只反馈给用户结果,不提供疾病诊断服务。但从结果本身,以及与其它用户或标准健康对照组的肠道微生物群组成的比较,用户就能得到许多与自身健康有用的信息。比如,如果与其它健康用户相差较大,就意味着就可能有健康隐患。肉食者与素食者的肠道微生物组成都各有特点,用户可根据自身的结果自行调整饮食结构。此外,肠道炎症与出血等状况都会引发某些微生物的增加(比如上面提到的 Fusobacterium);如果用户出现了对应的情况,那就需要进一步检查了。

    这里需要提到的一点,标准健康对照组人群肠道微生物群组成一般因国家地域而不同。因此不能拿欧美人的标准来衡量我们,也不能用北方人衡量南方人。这就意味着,建立我们自己的标准对照并研究其地域特征,是走向应用的第一步。

    综上所述,虽然在医疗诊断方面有政策因素的限制,肠道微生物测序还是有许多现实用途的。等到将来政策全面放开之后,肠道微生物测序成为我们生活的必备,也不是没有可能的。