许多益生菌酸奶、泡菜和康普茶声称能通过大量微生物改善我们的消化健康，但一些科学家对这些寄居在我们体内的"微生物"有着更为雄心勃勃的治疗计划。他们希望将这些微生物作为"活体疗法"，用于治疗一系列健康问题，包括溃疡性结肠炎、多发性硬化症、湿疹和哮喘。
【活体疗法】加州大学旧金山分校(UCSF)发起了活体疗法计划，以加速革命性治疗方法的开发和实施。
我们的肠道、皮肤和身体其他部位寄居着数万亿微生物，数量几乎与我们自身细胞相当。组成人体微生物组的每一种微生物——细菌、病毒、微观真菌等——都携带着独特的基因组。
我们的微生物组构成——及其微生物泛基因组——受饮食和环境塑造，反过来又影响着其对人类生理的重要作用，从消化到大脑健康再到免疫功能。
"微生物组的一个真正优势在于它是一个动态系统，"加州大学旧金山分校微生物组医学贝尼奥夫中心(UCSF Benioff Center for Microbiome Medicine)主任、胃肠病学教授苏珊·林奇(Susan Lynch)博士表示，"我们正在思考如何利用微生物来设计这一系统，以改善健康或预防疾病。"
免疫连接
微生物组的临床研究大多围绕其与类风湿关节炎、克罗恩病和多发性硬化症(MS)等自身免疫疾病的关系展开，这些疾病总共影响着2400万美国人。研究多发性硬化症遗传学和免疫学的加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所(UCSF Weill Institute for Neurosciences)神经学教授塞尔吉奥·巴拉津尼(Sergio Baranzini)博士表示，虽然遗传因素决定了为什么有些人会患上自身免疫疾病，但环境触发因素也可能起作用。
"这就是我们转向微生物组的原因，"他说，"因为它深受食物和其他环境因素的影响，是环境的一个替代指标。"
十年前，当快速DNA测序技术变得经济实惠，可以识别细菌时，巴拉津尼开始研究肠道微生物组与多发性硬化症之间的关系。多发性硬化症是一种自身免疫疾病，免疫系统攻击神经系统。他对其他自身免疫疾病的报告很感兴趣，这些报告发现患者和对照组拥有不同的肠道微生物。
事实上，我们大多数免疫细胞位于肠道中，它们依赖肠道细菌消化膳食纤维时产生的短链脂肪酸。
巴拉津尼比较了多发性硬化症患者和同一家庭中未患病成员的粪便和血液样本。他发现，这两组肠道细菌确实存在差异，而且多发性硬化症患者的血液中调节性T细胞明显较少，而调节性T细胞通常会抑制身体的免疫反应。
巴拉津尼假设，这些T细胞的缺乏可能与微生物组有关，并损害了身体控制炎症的能力。他发起了国际多发性硬化症微生物组研究，以全面了解多发性硬化症患者的肠道微生物群。
"我们开始发现我们的微生物群有多么多样化，以及它们如何与我们自身的免疫系统亲密接触，"他说，"我们现在知道，免疫系统和肠道细胞之间存在大量相互作用，而我们才刚刚开始理解这些。"
针对自身免疫疾病的微生物疗法已经以粪便微生物移植(FMT)的形式存在，该方法涉及从健康个体采集粪便样本，分离肠道微生物，然后通过药丸或灌肠方式给予患者。
今年4月，医学副教授纳瓦·埃尔-纳切夫(Najwa El-Nachef)博士完成了针对溃疡性结肠炎的临床试验，发现某些患者对FMT的反应比其他人好得多，少数患者还报告了炎症性皮肤和关节状况的改善。她的下一步是确定最适合微生物群疗法的患者，并开发更有针对性的治疗方法。
"对于一部分溃疡性结肠炎患者来说，操控微生物组可能提供一种治疗方法，在不抑制免疫系统的情况下治疗他们的自身免疫疾病，"她说。
早期干预至关重要
我们的微生物组很早就开始形成，因此生命初期的干预可以为未来的健康奠定基础。林奇将部分研究重点放在婴儿发育最初几个月的肠道微生物群上。这是一个关键时期，婴儿微生物组的组成受母亲和环境影响，可以影响免疫系统和免疫记忆的发展，产生持久影响。
"我们发现，一个月大时的肠道微生物组确实能预测日后患儿童期哮喘和气道疾病的风险，"她说。林奇和她的团队已经确定了导致调节性T细胞功能障碍的特定微生物产物，这与后续疾病相关。
"我们认为，在免疫训练的关键窗口期工程化肠道微生物组，可能对高风险儿童的健康状况产生长期有益影响，"她说。
林奇开发了一种在出生时给予高风险哮喘婴儿的活体微生物干预措施，包含能够调节免疫反应的细菌。这些细菌的基因组编码了一系列功能，而这些功能在高风险婴儿肠道微生物组中始终缺失。
其理念是通过提供能够在生命早期用其微生物产物和代谢物训练免疫系统的细菌，来塑造发育中的肠道微生物组，最终长期影响微生物组的功能。
不仅仅是肠道
我们的皮肤拥有自己的一套微生物，它们与免疫细胞相互作用并保护皮肤免受感染。
皮肤病学副教授蒂芙尼·夏斯科维茨(Tiffany Scharschmidt)博士表示，使用皮肤微生物群的临床试验已经对湿疹患者显示出希望。湿疹是一种自身免疫疾病，当金黄色葡萄球菌大量繁殖时可能会发作。这些试验涉及补充通常控制金黄色葡萄球菌数量的细菌。
"随着我们对皮肤微生物组与其免疫系统之间相互作用的了解越来越多，我们将看到其他基于微生物的治疗方法出现，"她说。未来，治疗性皮肤微生物甚至可能被基因工程改造以生产所需化合物。
微生物与药物
当然，肠道微生物组与消化密切相关，产生调节免疫细胞的饮食衍生化合物，并为肠道内壁细胞的生长提供关键营养。"我们肠道的基本消化和免疫功能依赖于特定细菌的定植，"微生物学和免疫学副教授彼得·特恩巴夫(Peter Turnbaugh)博士说，"我们的肠细胞已经进化出受体，专门等待感知肠道微生物组产生的化学物质。"
特恩巴夫发现，我们体内的这些小生物也在药物代谢中发挥作用。他表示，对这一角色的更好理解可以提高药物疗效。
"我们认为微生物组在决定药物如何在体内代谢方面可能仅次于肝脏，影响患者对现有疗法的反应，"他说。
例如，某些抗生素会被肠道微生物群产生的酶激活。我们的微生物租户甚至可能影响物质在体内的移动方式或改变药物的作用机制，但特恩巴夫表示，这一领域仍有许多未探索之处。
更深入地了解我们的肠道微生物组如何与药物相互作用，可能使医生能够开具与我们的个体微生物组相匹配或补充的治疗方案，这是一种新型的精准医学。
林奇相信，通过了解微生物组，我们在治疗方面可以取得的进展将与理解人类基因组所带来的进展相媲美，特别是在自身免疫疾病方面。
"尽管人类微生物组领域相对年轻，但它已经提供了关于人类生理对动态微生物居民依赖性的卓越见解，并提供了一套新工具来促进更好的健康，"林奇说，"将这些早期观察转化为新的活体生物疗法代表了实现该领域潜力的下一步。"
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