一项由南非威特沃特斯兰德大学悉尼·布伦纳分子生物科学研究所(SBIMB)领导的研究揭示了非洲人群中超过40,000种之前未知的肠道微生物,这可能会彻底改变数百万人的药物治疗方式。
“我们的长期目标是将这些研究成果转化为现实生活中的应用,”研究人员之一奥沃凯雷耶·奥杜阿兰解释说。“我们希望确保在制造药物时,尽可能多的人被考虑到。”
为什么这很重要
多年来,大多数药物都是基于高收入国家的研究开发的。然而,肠道细菌——这些生活在消化系统中的微小生物——帮助处理这些药物,而非洲人群的肠道细菌与欧洲或美洲的人群完全不同。
这意味着许多药物对非洲患者的作用可能不同。研究人员表示,他们的发现发表在《自然》杂志上,可以帮助为非洲人群开发更有效的治疗方法。“这些发现代表了非洲人类微生物组的一个分水岭时刻,突显了非洲微生物组中仍然存在的大量新颖生物多样性。”生物工程和综合基因组学高级研究员、科学与工业研究理事会的杰罗伦·奈杜说。
“这就是这些研究的重要性,它赋予你做出决定的能力,”悉尼·布伦纳慈善信托基金博士后研究员卢西尔·英格西亚·奥鲁巴约说,她也参与了这项研究。她表示,医生在治疗非洲患者时可能需要开不同的药物或添加益生菌。
惊人的发现
悉尼·布伦纳研究所的团队在非洲人的肠道微生物群中发现了超过1,000种新的细菌种类和超过40,000种新的病毒。“我们发现了很多新奇的东西,”奥鲁巴约说。“某些在其他大陆很少见的细菌在非洲非常丰富。”
研究人员从肯尼亚、加纳、布基纳法索和南非的约1,800名女性那里收集了粪便样本,并使用基因测序技术分析了这些样本中的不同微生物。
对HIV治疗的新希望
最令人兴奋的发现之一是在HIV感染者中发现了独特的肠道细菌模式。“如果我们没有进行这项研究,我们就不会发现这种与HIV感染相关的独特微生物特征,”奥鲁巴约解释说,他们发现的细菌模式与富裕国家HIV患者所见的完全不同。这一发现可能会带来更好的方法来检测、监测和治疗非洲人群中的HIV。
该研究是有史以来规模最大的一项关于患有HIV的女性微生物组的研究,理解这种疾病需要区域特定的研究。
城市生活与乡村生活的对比
研究人员发现,居住在农村地区的人们的肠道细菌比城市居民更为丰富多样。他们还发现,城市参与者通常缺乏一种名为Treponema的细菌,这可能是因为他们摄入较少的纤维并更多地使用抗生素。
非洲微生物组研究所联合主任查丽莎·奈杜警告说,随着越来越多的非洲人采用城市生活方式并更多地使用抗生素,有益的肠道细菌正在消失。“在抗生素过度使用的时代,迫切需要通过营养干预等手段来保护肠道微生物组的多样性,”她警告说。
这种多样性的丧失可能会带来长期的健康后果,可能导致过敏、自身免疫性疾病和代谢性疾病(如糖尿病)的增加。
然而,这个故事并不像“乡村与城市”那么简单。研究小组发现,即使在肯尼亚和南非的不同城市之间,肠道细菌也存在显著差异。“我们质疑其他研究人员常用的城乡二分法,”奥鲁巴约解释说。“相反,这些人群之间存在着流动性和过渡。”
这表明当地饮食、环境因素和文化习俗都在塑造我们的肠道微生物组方面发挥着重要作用。
填补空白
2007年,美国国立卫生研究院启动了一个名为“人类微生物组项目”的重大全球项目,以提高对涉及人类健康和疾病的微生物群的理解。然而,该领域的大多数研究主要集中在高收入人群上,低收入和中等收入国家严重代表性不足。
“如果你看看世界地图并绘制出进行了多少基于人群的研究,你会发现非洲几乎是空白的,所以我们很高兴能够填补非洲的地图,”奥鲁巴约说。
研究人员表示,他们正在扩展他们的工作,以研究肠道细菌与其他健康问题(如睡眠问题、更年期和脑部疾病)之间的联系。
非洲微生物组研究所的奈杜建议未来的研究还应关注结核病,鉴于其在南非及其邻国的广泛影响。
科学与工业研究理事会生物工程和综合基因组学高级研究员杰罗伦·奈杜表示,这是首次大规模的研究,由非洲人领导并专注于非洲人。“这些发现代表了非洲人类微生物组的一个分水岭时刻,突显了非洲微生物组中仍然存在的大量新颖生物多样性,”他说。
他补充说,需要在全球资源和参考数据库中更公平地代表这种多样性。
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