西奈山伊坎医学院的研究人员及其合作者开发了一种新技术，用于追踪粪便微生物群移植(FMT)后的有益细菌。该方法提供了捐赠微生物如何在患者肠道中定植并持续存在的详细视图——不仅揭示了哪些细菌成功定植，还展示了它们随时间的变化情况。这些见解可能指导更安全、更有效的基于微生物组的疗法的设计。
该研究发表在10月22日在线版《自然·微生物学》期刊上。
FMT——将健康捐赠者的粪便转移到患者肠道中——已被证明在治疗艰难梭菌感染方面非常有效，并正在探索用于其他疾病，如炎症性肠病(IBD)和癌症。然而，哪些细菌菌株负责长期恢复以及它们如何在新宿主环境中适应，一直不明确。
这种新方法利用长读长DNA测序技术（比传统技术读取微生物遗传密码的更长片段）与西奈山开发的名为LongTrack的计算方法相结合。它们共同使科学家能够区分甚至密切相关的细菌菌株，并识别每个菌株独特的遗传"指纹"。这使研究人员能够追踪捐赠细菌从移植时间点到患者肠道中长达五年的适应过程。
"我们现在可以以之前短读长测序方法无法达到的可靠性和可扩展性，逐个菌株追踪捐赠细菌。它让我们洞察粪便移植后数百种捐赠细菌会发生什么，它们如何适应新患者的胃肠道环境，并指明了更安全、更一致、最终更精确的治疗方法的方向。"
Gang Fang博士，西奈山伊坎医学院遗传学和基因组科学教授，资深兼通讯作者
使用这种方法，研究团队与西奈山伊坎医学院免疫学和免疫治疗学教授、研究合著者Jeremiah Faith博士合作。该团队分析了用于治疗艰难梭菌感染和IBD的FMT捐赠者和受者的粪便样本。在治疗前后收集的样本，包括一些五年后采集的样本显示，许多捐赠细菌在受者的微生物组中定植并持续存在。Fang博士表示，一些菌株甚至显示出表明适应新宿主的基因突变，这表明不同的肠道环境可以从一个人到另一个人塑造细菌进化。
通过确定FMT后成功定植的细菌，该研究为系统地识别可开发为新型微生物组干预措施的有益微生物混合物提供了路线图。这些措施可以用更安全、更可预测、更容易监管的治疗方法来替代或改进全粪便移植。
"我们的发现使我们更接近微生物组的精准医学，"Fang博士说。"我们现在可以可靠地大规模追踪有益细菌，并且重要的是，了解受者适应过程中涉及的基因突变——这是设计既有效又一致的治疗的关键步骤。"
接下来，研究人员计划将相同的方法应用于更大的患者群体以及肠道微生物组发挥作用的其他疾病，建立在多种人类疾病的先前和未来的FMT研究基础上。他们的目标是使用LongTrack来识别可作为下一代微生物治疗基础的有益细菌菌株。
论文标题为"粪便微生物群移植后用于菌株追踪的长读长宏基因组学"。
该研究的作者按期刊列出的顺序为：Yu Fan, Mi Ni, Varun Aggarwala, Edward A. Mead, Magdalena Ksiezarek, Lei Cao, Michael A. Kamm, Thomas J. Borody, Sudarshan Paramsothy, Nadeem O. Kaakoush, Ari Grinspan, Jeremiah J. Faith, 和 Gang Fang。
这项工作得到了美国国立卫生研究院(NIH)资助号R35 GM139655的支持。
【全文结束】
