一组肠道细菌成功抑制了小鼠中反复发生的艰难梭菌感染，为替代抗生素和粪便移植疗法提供了新的治疗策略。
人体肠道微生物群维持着一种微妙的平衡，其中有益细菌可以抑制潜在有害微生物。然而，抗生素治疗会破坏这种平衡，使得像艰难梭菌这样的病原体得以肆虐，导致腹泻、腹痛和结肠炎症。1 抗生素还会耗尽健康的微生物群，从而为再次感染铺平道路。感染复发难以治疗，一次复发会增加多次再感染的风险。2
在过去的十年里，研究人员已经证明，从健康捐赠者那里移植粪便物质可以预防艰难梭菌的反复感染。3 然而，这一程序并非没有风险。
“在某种程度上，粪便移植就像去药房一样，他们把货架上的一些东西都放进一个药丸里，假设有些东西可能会有帮助，”宾夕法尼亚州立大学的生物化学家和分子生物学家乔丹·比桑兹在一份新闻稿中说。“但我们并不完全知道里面到底有什么。”
现在，在《细胞宿主与微生物》杂志上发表的研究中，比桑兹和他的同事确定了哪些肠道细菌可以抑制艰难梭菌感染，为基于益生菌的策略奠定了基础，作为抗生素和粪便微生物群移植的替代方案。4
比桑兹和他的团队首先研究了艰难梭菌的“朋友”，即与其共存的微生物，以及其“敌人”，即可能抑制该细菌的微生物。他们对先前已发表的研究进行了荟萃分析，这些研究包含了有关人们体内艰难梭菌负荷的信息以及肠道微生物组测序数据。借助机器学习，他们确定了25种与艰难梭菌共存的细菌菌株，以及37种与其存在负相关的菌株。
随后，研究人员通过共培养这37种与艰难梭菌负相关的菌株，创建了一个细菌群落。用这种合成的粪便微生物群移植（sFMT）处理艰难梭菌培养物后，其生长受到了抑制。当将接受sFMT的小鼠暴露于艰难梭菌时，这些动物的体重减轻和毒素丰度显著低于接受无菌培养基的对照组小鼠。
为了探究sFMT是否能保护小鼠免受抗生素诱导的艰难梭菌再感染，研究人员先用抗生素处理小鼠，然后感染它们艰难梭菌，再用另一种抗生素处理，最后进行sFMT。与对照组相比，接受sFMT的小鼠表现出感染复发延迟和疾病严重程度降低。
研究人员试图找出sFMT抑制艰难梭菌的途径。与接受人类来源粪便微生物群移植的小鼠相比，接受sFMT的小鼠体内5-氨基戊酸水平较高，这是一种由某些微生物发酵脯氨酸产生的代谢产物，而脯氨酸对艰难梭菌的生长和毒性至关重要。5 与此一致的是，研究人员观察到接受sFMT的小鼠体内脯氨酸水平降低。
去除已知的脯氨酸发酵菌株后，sFMT对艰难梭菌感染的保护作用消失，并导致小鼠出现严重的疾病症状，表明sFMT通过消耗脯氨酸来抑制艰难梭菌。研究人员发现，厌氧消化链球菌占据了大部分合成微生物群落成员，这些成员能够发酵脯氨酸。
接受厌氧消化链球菌治疗的艰难梭菌暴露小鼠疾病严重程度降低，效果与接受人类来源粪便微生物群移植的小鼠相似，表明单一细菌可能有助于治疗艰难梭菌感染。由于厌氧消化链球菌是一种机会性病原体，研究人员指出，其他具有类似特征的微生物也可以作为潜在的治疗方法进行探索。
“我们的想法是利用我们对基本微生物科学的理解，将其转化为精准治疗，类似于从粪便移植中学到的东西，但不需要实际进行粪便移植，”比桑兹说。“目标是开发微生物作为靶向药物和疗法。”
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