LA JOLLA（2025年9月9日）——全球五岁以下儿童死亡病例中超过半数与营养不良相关。幸存者可能面临终身认知和发育迟缓、学业受损、经济不稳定及母婴健康恶化等后果。这一重大公共卫生问题亟待解决。最新研究表明，肠道微生物组（居住在肠道内的多样化细菌、病毒及其他微生物）可能是重要突破口。
索尔克研究所研究人员在马拉维（非洲儿童发育迟缓率达35%的高发地区）开展研究，追踪8名幼儿近一年的粪便样本，寻找与生长迟缓相关的微生物模式。研究发现，肠道微生物基因组随时间变化越剧烈的儿童，生长状况越差，表明微生物组稳定性是肠道健康的重要标志。
研究人员建立首个儿童营养不良微生物泛基因组数据库，包含986种微生物的完整基因图谱。该资源结合创新工作流程，既节省研究成本又保障数据准确性。该方法可应用于其他健康状况的基因资源构建，以及偏远地区宏基因组学研究。
该研究与圣路易斯华盛顿大学医学院和加州大学圣地亚哥分校合作，成果发表于《细胞》杂志（DOI:10.1016/j.cell.2025.08.020）。
"过去十年虽有研究揭示微生物组与营养不良的关联，但因缺乏微生物分辨率，遗传和生物学因素始终成谜。"索尔克研究所资深合著者托德·迈克尔教授表示，"通过尖端基因测序和泛基因组分析，我们首次精确识别与生长不良相关的特定微生物变化，为诊断和治疗影响全球1.5亿儿童的危机开辟新途径。"
营养不良与微生物组的关联研究
2013年首次有研究通过因果关系证明微生物组、饮食与严重营养不良的关系。研究人员将严重营养不良儿童的肠道菌群移植到小鼠体内，喂食类似马拉维饮食后，小鼠出现与人类相似的体重下降。这证实了微生物组健康与营养不良的直接关联。该研究作者、华盛顿大学儿科教授马克·马纳里也是本项研究的合著者。
本次研究聚焦于"营养不足"（因营养吸收障碍或饮食营养匮乏导致的营养不良），通过身长别年龄Z评分（LAZ）追踪儿童生长。持续降低的LAZ评分常与慢性肠道炎症或环境性肠功能障碍相关。科学家发现，慢性肠道炎症可能源于功能失调微生物组对营养吸收的损害。
基于微生物组健康与营养不良相互作用的证据，研究团队设定两个新目标：1）建立涵盖LAZ评分变化儿童的肠道微生物多样性综合数据库；2）评估细菌基因组是否能预测营养不良风险。
创新微生物组数据库的建立
遗传学家使用短读长和长读长两种技术拼接基因组。长读长技术将DNA断裂为5,000至4,000,000碱基对的大片段，相较短读长的50-300碱基对片段，更易实现基因组重组。研究团队对8名LAZ评分呈改善或恶化趋势的幼儿粪便样本进行长读长测序，获得的微生物基因组数量是短读长技术的50倍。
"纵向采样和五次测量（11个月间）使我们能独特评估儿童个体和群体间的微生物组变化。"华盛顿大学凯文·斯蒂芬森副教授指出，"这些数据揭示了横断面分析无法发现的动态特征。"
项目负责人杰里米亚·米尼希博士表示："我们开发了最高效、精准且经济的长读长工作流程，分析样本量是既有研究的10-20倍，最终产出营养不良研究关键基因组资源。"
研究发现
利用迈克尔实验室开发的泛基因组比较工具，研究人员发现4个菌属（双歧杆菌属、巨球形菌属、粪杆菌属和普雷沃菌属）在生长改善与恶化的儿童间存在基因组差异。更引人注目的是微生物组的时间稳定性特征。
"生长改善儿童的物种内微生物泛基因组稳定，而生长迟缓儿童的泛基因组不稳定。"马纳里教授指出，"这提示通过检测肠道微生物基因组多样性可评估肠道健康状态。"
营养不良微生物组研究的未来
该研究在实验室技术和公共卫生领域实现四大突破：1）采集样本量是同类研究的10-20倍；2）建立首个纵向儿童营养不良微生物基因库；3）发现特定细菌基因组不稳定与儿童生长负相关；4）优化长读长测序工作流程，适用于多学科研究。
迈克尔教授展望："在偏远地区分子实验室应用该技术，不仅能实时监测大流行病、抗生素耐药性，还可提升农业生产力、环境监测和生物多样性保护。这是基因组学领域的重要技术突破，将改写实地科学研究范式。"
研究获得NOMIS基金会、唐氏基因组基金、美国国家科学基金会和美国国际开发署资助。
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