宾夕法尼亚州大学城 — 宾夕法尼亚州立大学生物医学工程和机械工程教授Pak Kin Wong表示，人体内约有30万亿微生物，统称为微生物组。这些微生物影响着人体的各种功能，包括消化、新陈代谢和免疫反应。Wong指出，微生物组分析在疾病诊断、预后预测和治疗方面具有潜在价值，但尚未被纳入临床决策。
宾夕法尼亚州立大学新闻就Wong最近发表在《自然综述：生物工程》杂志上的论文对他进行了采访。该论文讨论了将微生物组分析纳入临床决策的方法、面临的挑战以及需要新技术来充分利用微生物组在医学中的潜力。
问：什么是微生物组分析？为什么它很重要？它能提供哪些医学上有用的信息？
Wong： 微生物组分析涉及使用先进的基因组学和生物信息学工具，检查特定环境中微生物的组成、多样性、丰度、分布、进化和功能。在人体内，这些微生物对健康和疾病管理至关重要。例如，肠道微生物组通过产生重要的发酵产物和代谢物，对肠道健康至关重要。这种微生物群落还与各种身体功能和疾病相关，凸显其重要性不仅限于肠道。通过分析微生物组，我们可以获得疾病诊断的宝贵见解，预测疾病进展，并根据个人需求定制治疗方案，为个性化医疗铺平道路。例如，微生物组分析在理解炎症性肠病和肥胖等疾病方面至关重要，为干预提供了新途径。
问：为什么目前微生物组分析尚未纳入医疗决策？需要做些什么来改变这一状况？
Wong： 高通量测序技术可以快速评估样本中的DNA含量，这对研究人类微生物组是一个变革性工具，帮助我们深入研究和发现。然而，将这些见解转化为临床可用的技术并不简单。这些方法可能昂贵、缓慢、复杂且劳动密集。为使微生物组分析适用于医疗环境，它需要经济实惠、快速且用户友好。此外，标准测序还面临区分活微生物与死微生物、同时分析多种生物分子以及确定微生物空间分布等挑战。由于每个人的微生物组成差异显著，且"健康"微生物组缺乏统一标准，将微生物组分析纳入医疗决策存在困难。要真正理解疾病进展，需持续监测个体微生物组的动态变化，这种追踪不仅对疾病认知至关重要，也是确保微生物组相关治疗有效性的关键。所有这些障碍阻碍了微生物组知识在现实医疗中的充分应用。
问：哪些医疗状况可能从微生物组分析中受益？它是如何工作的？
Wong： 分析健康个体与特定疾病患者间微生物组成的差异，为医疗专业人员提供患者健康状况、疾病风险及治疗效果的重要参考。例如，肠道微生物的多样性和类型与艰难梭菌感染、炎症性肠病及神经退行性疾病等多种健康问题相关。除诊断和预后外，改变微生物群落的创新方法正被用于更有效对抗疾病。使用益生元、益生菌和粪便微生物组移植等策略可应对持续性感染并提升治疗效果。具体而言，粪便微生物组移植已成为难治性艰难梭菌感染的关键疗法，并在增强癌症治疗效果方面展现潜力。此外，美国食品药品监督管理局（FDA）批准的细菌免疫疗法BCG直接膀胱给药，数十年来一直是有效的膀胱癌治疗手段。这些进展突显了微生物组分析的核心价值及其在疾病防治中的创新应用前景。
问：关于这个主题，你计划在研究中采取哪些下一步措施？
Wong： 我们正与学术界、产业界和临床领域的专家合作，整合各方在技术、生物学和医疗保健方面的专业知识。目前，我们正在开发创新的微生物组分析平台，该平台采用单细胞分析和人工智能技术。我们面临的主要挑战是确定最有效的方法，以充分释放人体微生物组的医学潜能。研究重点在于识别具有可行性的应用场景，既要体现微生物组分析的内在价值，又要加速其临床转化。随着医疗体系的发展，全面应用微生物组分析有望彻底革新医疗领域。这段探索之旅的核心是创新与协作，我们相信这将引领精准医疗迈向未来，使更广泛的群体能够获得更优质的健康保障。
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